8固态相变

(1)2020/1/17176532894固态相变第八章固态相变(2)2020/1/17176532894固态相变•固态相变：固态物质在温度、压力、电场、磁场改变时，从一种组织结构转变成另一种组织结构。•固态相变中的变化：晶体结构，化学成分，有序程度•固态相变类型：扩散型，无扩散型•固态相变驱动力：新相与母相的自由能差(3)2020/1/17176532894固态相变第一节固态相变的特点§8.1.1相界面：共格，半共格，非共格界面能：应变能（畸变能），化学能（表面能）(4)2020/1/17176532894固态相变第一节固态相变的特点§8.1.2位向关系共格和半共格界面时，两相间有一定的位向关系。§8.1.3惯习面新相在母相的一定晶面族上形成。§8.1.4应变能共格界面应变能最大，非共格界面表面能最大。(5)2020/1/17176532894固态相变第一节固态相变的特点•晶体缺陷的影响：促进固态相变•原子扩散：新相与母相成分不同时，相变必须通过组元的扩散才能进行。固态相变转变速率很慢，可以有很大的过冷度。•过渡相（中间亚稳相）的形成——相变阶段规则：固态相变根据具体条件分阶段进行的规律。母相——较不稳定的过渡相——较稳定的过渡相——稳定相(6)2020/1/17176532894固态相变第二节固态相变的形核8.2.1均匀形核自由能变化：临界形核功：均匀形核率：8.2.2非均匀形核母相中晶界、位错、空位等晶体缺陷处形核。8.2.2.1晶界形核：大角度晶界优先形核svnEnnGG3/2233*274svEGGkTGkTQeeNI//*(7)2020/1/17176532894固态相变第二节固态相变的形核8.2.2.2位错形核三种形式：(1)位错线上形核，位错消失，降低形核功。(2)位错不消失，依附于新相晶界，补偿失配。(3)溶质原子在位错线上偏聚，促进形核。8.2.2.3空位及空位集团空位促进溶质原子扩散，提供形核驱动力，空位群凝聚成位错促进形核。(8)2020/1/17176532894固态相变第三节固态相变的晶核长大长大方式：扩散、切变扩散型相变新相的长大过程：界面控制，扩散控制8.3.1生长机制8.3.1.1非共格界面的迁移两种方式：(1)界面各点连续生长(2)界面成台阶状结构生长8.3.1.2半共格界面的迁移通过位错的滑移使界面迁移(9)2020/1/17176532894固态相变第三节固态相变的晶核长大8.3.2生长速率8.3.2.1受相界面控制的生长速率kTGkTQveeu//018.3.2.2扩散控制的长大速率xcccDdtdxu8.3.2.3相变速率（相变动力学）)exp(1nfbt(10)2020/1/17176532894固态相变第四节扩散型相变示例8.4.1脱溶转变脱溶（沉淀）：从过饱和固溶体中析出一个成分不同的新相或形成溶质原子富集的亚稳区过渡相的过程。析出过程（析出序列）：α→G·P·Ⅰ→θ”(G·P·Ⅱ)→θ’→θ(11)2020/1/17176532894固态相变第四节扩散型相变示例8.4.2脱溶类型不连续脱溶连续脱溶均匀脱溶局部脱溶脱溶8.4.3脱溶动力学8.4.3.1G.P.区的形成过饱和空位促进原子扩散，形成G.P.区。8.4.3.2颗粒粗化颗粒大小不均匀导致母相中的浓度差，通过原子扩散使小颗粒不断溶解、大颗粒不断长大。(12)2020/1/17176532894固态相变第四节扩散型相变示例8.4.4调幅分解调幅分解：又称增幅分解，指过饱和固溶体在一定温度下分解成结构相同、成分不同的两个相的过程。8.4.4.1调幅分解的热力学条件：起始成分在两个化学拐点之间，每个原子有足够的相变驱动力△Gv。8.4.4.2调幅分解的特点(1)通过上坡扩散实现成分变化(2)不经历形核阶段，不存在明显的相界面，分解速度快。(13)2020/1/17176532894固态相变第五节无扩散型相变无扩散型相变：以切变方式进行，又称协同型相变。特征：(1)存在均匀应变而产生的形状改变。(2)母相与新相之间有一定的晶体学位向关系。(3)母相与新相的成分相同。(4)界面移动极快，可接近声速。(14)2020/1/17176532894固态相变第五节无扩散型相变8.5.1马氏体相变8.5.1.1马氏体相变的晶体学•不变平面：惯习面•K-S关系：{111}γ//{110}M；110γ//111M•亚结构：位错马氏体：板条状，低碳孪晶马氏体：透镜片状，高碳(15)2020/1/17176532894固态相变第五节无扩散型相变(16)2020/1/17176532894固态相变第五节无扩散型相变8.5.1马氏体相变8.5.1.2马氏体相变的晶体学表象理论8.5.1.3马氏体相变的形核及动力学马氏体相变开始温度Ms马氏体相变终了温度Mf两类马氏体：变温马氏体（非热马氏体），等温马氏体(17)2020/1/17176532894固态相变第五节无扩散型相变8.5.2多晶型转变