-3_固態(tài)相變的熱力學(xué)-文庫(kù)吧
2025-07-07 08:02 本頁(yè)面
【正文】 ? △ G v:新舊相單位體積自由能差 ? S ：新相表面積 ? б ： 新舊相間單位面積界面能 ? ε ： 新相單位體積彈性應(yīng)變能 ? 由于晶核可能有多個(gè)界面， S? б 應(yīng)為晶核各個(gè)界面能的總和，即 ∑ Si? б i。 ? 假設(shè)界面能各向同性，且晶核是球形， r為球的半徑， 則 △ G = лr3(△ G vε ） + 4лr2?б （ 3—2） △ G隨 r而變化 ， 令： d(△ G)/dr=0， △ G有極大值 △ G *——形核功 ， 此時(shí) r*稱為臨界晶核半徑 。 可得 r*=2 б /（ △ G v ε ） （ 3— 3） 臨界晶核的形核功為 △ G * = （ 3— 4） 3423)316?????VG（л 由式 (3— 3)、（ 3— 4）可見(jiàn)，當(dāng)應(yīng)變能和表面能增大時(shí)，臨界晶核尺寸增大，形核功升高。因此 1）若新相 /母相的界面為共格或半共格界面，由于界面能較低，影響形核功的主要因素為新相的應(yīng)變能。為降低應(yīng)變能，新相趨向于呈片狀或針狀。 2）若新相 /母相的界面為非共格界面，由于界面能較高，影響形核功的主要因素為新相 /母相界面面積。為減小界面面積，新相趨向于呈球狀（等軸狀）。 ： ? 總結(jié)： ? 固態(tài)相變由于增加了彈性應(yīng)變能 ， 相變阻力增大 ，與液固相變相比 △ G *和 r*增大 ， 二者都是 △ G v的函數(shù) ， 因此隨過(guò)冷度 （ 過(guò)熱度 ） 增大 ， △ G * 和 r*減小 ，相變?nèi)菀装l(fā)生 。 ? 由于存在相變阻力 ， 因而新舊相自由能之差的絕對(duì)值應(yīng)當(dāng)大于阻力 ， 即 |△ G 驅(qū)動(dòng) ||△ G阻力 |相變才能克服阻力而進(jìn)行下去 。 因此過(guò)冷度必須大于一定值時(shí) ， 固態(tài)相變才能發(fā)生 ， 這是與液固相變的一個(gè)根本區(qū)別 ， 所以 固態(tài)相變時(shí)的過(guò)冷度均較大 ， 特別是無(wú)擴(kuò)散相變時(shí)過(guò)冷度甚至達(dá)到了幾百度 。 ? 驅(qū)動(dòng)力與阻力的絕對(duì)值相等時(shí)則為相變臨界狀態(tài)（ 出現(xiàn)臨界點(diǎn) ） 。 ? 如圖示，隨溫度降低，過(guò)冷度的增大， △ G * 和 r*減小 ，晶核易于形成，形核率增加；另一方面，隨過(guò)冷度的增大，實(shí)際溫度降低，原
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1