固态相变总论课件.pptVIP

固态相变第一章固态相变第一节固态相变总论一.引言：相变是自然界普遍存在的一种突变现象.是相变现象丰富多彩水的各种相变形态u初秋早晨湖面上的袅袅轻烟u高山上的缕缕薄雾，u万里晴空中的朵朵彩云u冬日雪后琳琅满目的雪花和冰晶相变（广义）：是指外界条件（如温度、压力等）发生变化时，物质②从一种相转变为另一种相的过程。关于相变的理解：①⑴相变是物质系统不同相之间的转变；⑵相变是有序和无序两种倾向相互竞争的结果。

固态相变二.固态相变：1.固态相变：指固体材料的组织、结构在外界条件（如温度、压力等）发生变化时所发生的转变。固态相变表现为：n从一种结构转变为另一种结构。n化学成分的不连续变化。n物质物理性能的突变。γ－Feα－FeTIPS:(1)大多数固态相变与结晶过程一样，是通过形核和长大完成的(2)固态相变的驱动力：新相与母相之间自由焓之差。

固态相变2.固态相变的特点：与气态相变、金属液态结晶发生的相变相比，固态相变具有自身的一些特点：①界面能增加u相变阻力大②弹性应变能增加③扩散困难固态相变困难！！！u新相晶核与母相之间存在一定的晶体学位向关系！u惯习现象新相沿特定的晶向在母相特定晶面上形成惯习方向（母相）惯习面原因：沿应变能最小的方向和界面能最低的界面发展。

固态相变u母相晶体缺陷促进相变点…缺陷类型线…面…晶格畸变、自由能升高、促进形核及相变TIP:这种情况通常发生在稳定相的成分与母相相差较远，转变温度较低，原子扩散慢，稳定相的形核困难。u易出现过渡相固态相变阻力大，直接转变困难协调性中间产物（过渡相）说明：有些反应不能进行到底，例如，在Al-Cu合金时效时过渡相可以长期保留。母相α0α＋GP区α＋θ″α＋θ′α＋θ（CuAl2）1233TIPS：过渡相从热力学来说不利，但从动力学来说有力，也是减小相变阻力的重要途径之一！！！过渡相过渡相稳定相

固态相变3.固态相变的三种基本变化：①晶体结构的变化纯铁的同素异构转变1538℃,bcc的δ－Fe1394℃,fcc的γ－Fe912℃,bcc的α－Fe②化学成分的变化③有序程度的变化某些合金在高温下时，溶质，溶剂原子在点阵中无则分布——无序状态，而在低温时，溶质和溶剂原子分布在各自特定的点阵位置上——有序状态。无序有序

固态相变4.几个重要的概念：（1）相界面不同相晶体晶粒之间的界面。①共格界面两相晶格在界面上彼此完全衔接，错配度δ=（ɑ-ɑ）/ɑ〈0.05；βαα完全共格②半共格界面δ大到一定程度时，相界面不能继续维持完全共格学要一系列调配位错来调节，0.05≤δ≤0.25；切变型半共格伸缩型半共格

固态相变③非共格界面由于δ（δ0.25）界面处两相原子无法配合。性质与大角度晶界相似！（2）界面能：由于新相与母相的点阵常数总会存在差异，在共格界面两侧必然存在一定的弹性应力场。①一部分同类键、异类键的结合强度和数量变化引起的化学能；固－固相界面能比液－固相界面高②另一部分是由界面原子不匹配产生的点阵畸变能。界面能：共格界面半共格界面非共格界面！！！

固态相变（3）应变能应变能包括共格应变能和体积应变能。新相与母相点阵常数差异导致新相与母相比容有所差异思考题：是否新相与母相的比容差异越大，体积应变能越大呢？TIP：单位体积界面能分布：球状针状片状TIP：单位体积应变能的大小与新相的几何当新相体积一定时，体积应变能的大小：球状针状片状或盘状形状有关！！

固态相变（4）取向关系固态相变时，为了降低母相与新相之间的界面能，新相的某些低指数晶面与母相的某些低指数晶面平行。如γ-Fe→α-Fe说明：①在形核时，新相的取向被旧相所制约，这样的晶面或晶向相互平行，所形成的界面能最低，形核阻力最小，形核易于进行。②形核时两相保持一定的取向关系，是固态相变按阻力最小进行的有效途径之一。

固态相变为什么会出现惯习现象（5）惯习面固态相变时，为了降低界面能和维持共格关系，新相往往在母相的一定晶面上开始形核．这个与所生成新相的主平面或主轴平行的母相品面称为惯习面，而晶向则称为惯习方向，这种现象叫做惯习现象。说明：在许多情况下，惯习面和惯习方向就是取向关系中母相的主晶面和主晶向，也可以是别的晶面或晶向！惯习现象是形核取向关系在成长过程中的一种特殊反映。已经表明，固态相变时存在界面能与应变能，在界面能随接触界面或晶体取向的不同而变化的条件下，应该使界面能最低的相界面得到充分发展，因为这样有利于减小相变阻力；在应变能随新相成长方向而发生变化的条件下，应该沿着应变能最小的方向成长。因此，降低界面能和应变能以减小相变阻力是惯习现象出现的基本