第000七次材料热力学相变热力学ppt课件.ppt

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1、第6章相变热力学6.1相变分类6.2新相的形成和形核驱动力6.3第二相析出的相变驱动力6.4析出相的表面张力效应6.5晶间偏析6.6固溶体的磁性转变自由能6.7有序-无序转变自由能6.8二级相变对相平衡的影响1PhaseTransformationMeltMeltCrystalLoweringTemp.在均匀单相内,或在几个混合相中，出现了不同成分或不同结构（包括原子、离子或电子位置位向的改变）、不同组织形态或不同性质的相。相变：第6章相变热力学26.1相变分类(1)按热力学分类相变种类繁多,可按不同方式分类：一级相变二

2、级相变(2)按相变方式分类不连续相变连续相变(3)按原子迁移特征分类扩散型相变无扩散型相变3一级相变（First-orderphasetransformations）将化学位的一阶偏微分在相变过程中发生突变的相变称为一级相变。金属中大多数相变为一级相变。6.2相变分类(按热力学分类)4表现：体积和熵(焓)的突变一级相变（First-orderphasetransformations）5二级相变（Secondorderphasetransitions）在相变过程中，化学势的二阶偏微分在相变过程中发生突变的相变称为二级相变。

3、属于二级相变的有：铁磁-顺磁转变(Ferromagnetic-paramagnetictransition)Fe、Ni、Co及其合金，各种铁氧体，Mn-Al合物，稀土-过渡族元素化合物等反铁磁(Anti-ferromagnetic)-顺磁转变Fe、Mn、Cr及部分稀土元素等超导-常导转变(Superconduct-generallyconducttransition)In、Sn、Ta、V、Pb、Nb等纯金属和Nb-Ti、Nb-Zr、V3Ga、Nb3Sn、Nb3AlGe、Nb3Ge等金属间化合物以及Y-Ba-Cu-O等氧化

4、物超导体等合金中有序-无序的转变Au-Cu、Ti-AI、AI-Mn、Cr-AI、Cu-Zn、Cu-Pd、Cu-Pt、Fe-Co、Fe-AI、Fe-Si、Fe-Ni、Fe-Pt、Ni-V等合金系6二级相变（Secondorderphasetransitions）7二级相变二级相变中，定压热容Cp、膨胀系数与压缩系数发生突变。86.1相变分类(按相变方式分类)连续型相变（无核型）：原子较小的起伏，经连续扩展而即进行，新相和母相无明显相界面。（大范围原子发生轻微重排的涨落）(2)按相变方式分类不连续相变（形核长大型）：形核

5、、长大型两阶段进行，新相和母相有明显相界面。（小范围原子发生强烈重排的涨落）发生在转变前后晶体结构都相同的系统中。特点：发生区域大；扩散型转变；无形核位垒；上坡扩散例：调幅分解；有序/无序转变9无扩散型相变：无原子扩散，或虽存在扩散，但不是相变所必需的或不是主要过程。6.1相变分类(按原子迁移特征分类)(3)按原子迁移特征分类扩散型相变：依靠原子扩散进行原有的原子邻居关系被破坏；溶体成分发生变化。相邻原子的移动距离不超过原子间距，不破坏邻居关系；不改变溶体成分。马氏体相变10材料发生相变时，在形成新相前往往出现浓度起伏，

6、形成核胚，再成为核心、长大。在相变过程中，所出现的核胚，不论是稳定相或亚稳相，只要符合热力学条件，都可能成核长大，因此相变中可能会出现一系列亚稳定的新相。这些亚稳定的过渡相在—定的条件下再向稳定相转化6.2新相的形成和形核驱动力热力学指明某一新相的形成是否可能。11Forexample:材料凝固时往往出现亚稳相，甚至得到非晶态。如过冷至Tmγ以下，由液相凝固为α、β和γ都是可能的，都引起自由能的下降。6.2新相的形成和形核驱动力自由能最低的相最稳定(稳定相)相对稳定相，亚稳相具有较高的自由能，但只要亚稳相的形成会使体系的

7、自由能降低，亚稳相的形成也是可能的。液相L、稳定相α、亚稳定相β、γ和δ12发生浓度起伏(Concentrationundulate)时，如果将自由能曲线分成若干段，则每个成分段固溶体的性质与这段曲线的形状有关。固溶体稳定固溶体将发生失稳分解(Spinodaldecomposition)原因：6.2新相的形成和形核驱动力固溶体稳定性：固溶体自由能升高固溶体自由能降低13固溶体要发生分解，不能以失稳分解的机制发生，而要通过普通的形核长大机制进行。亚稳区(Metastablerange)：单相固溶体的自由能高于两相混合物的白

8、由能。6.2新相的形成和形核驱动力14Forexample:在浓度为x的α固溶体出现：由n1摩尔组成的、浓度为x1的原子集团,其自由能为G1；由n2摩尔组成的、浓度为x2的原子集团，其自由能为G2.原始亚稳α固溶体的浓度为x，其相应的自由能为G。当均匀的α固溶体出现较大的浓度起伏时，起伏也可作为新相的核胚。如果不考虑