chapter8phasetransformation(已修改)
2025-10-23 16:11 本頁面
【正文】 Chapter 8 phase transformation 第八章 相變 基本概念 相變 ：指在一定外界條件下，體系中發(fā)生的從 一相到另一 相 的變化過程。 應用：相變可以控制材料的結構和性質。 相變開裂 ：石英質陶瓷 相變增韌 ： 1）氧化鋯陶瓷 2）地磚：玻璃態(tài) “微裂紋擴展” 玻璃態(tài)＋晶體態(tài) 晶體含量 ? ，強度 ? 狹義相變 ：過程前后相的化學組成不變，即不發(fā)生化學反應。 如：單元系統(tǒng)中。晶體 I?晶體 II 廣義相變 ：包括過程前后相組成的變化。 g ? L (凝聚、蒸發(fā) ) g ? S (凝聚、升華 ) L ?S (結晶、熔融、溶解 ) S1 ?S2 (晶型轉變、有序 無序轉變 ) L1 ?L2 (液體 ) A＋ B?C 亞穩(wěn)分相 (Spinodal分相 ) 167。 7－ 1 相變的分類 一、按 熱力學 分類 ? (P， T) 一級相變和二級相變 一級相變 ： PPTTTTPP??????????????????????????????????212121?????? ＝)( S)(2121SVV???一般類型：晶體的熔化、升華； 液體的凝固、氣化； 氣體 的凝聚以及晶體中的多數(shù)晶型轉變等。 特 點： 有相變潛熱，并伴隨有體積改變 。 即： )(VS2121 21 21等壓膨脹系數(shù)＝＝＝?????VS)()(2121熱容量等溫壓縮系數(shù)pp CC ?? ??結論 ：無相變潛熱，無體積的不連續(xù)性，只有 Cp、 ?、 ?的不連續(xù)。 有 居里點 或 ?點 (二級相變的特征點 ) 普遍類型 ：一般合金有序－無序轉變、鐵磁性－順磁性轉變、超 導態(tài)轉變等。 二級相變 ：特點： 相變時兩相 化學勢相等 ， 其一級偏微熵也 相等，而二級偏微熵 不等 。 T0 T C 特例 混合型相變 ： 特點： 同時具有 一級相變 和二級相變 的特征 例如：壓電陶瓷 BaTiO3 有 居里點，理論上是 二級相變，但是 也有較小的 相變潛熱。 二級相變 實例 *二 、按 相變 方式分類 成核－長大型相變 ：由程度大，但范圍小的濃度起伏開始發(fā)生 相變，并形成新相核心。 如結晶釉。 連續(xù)型相變 (不穩(wěn)分相 )：由程度小，范圍廣的濃度起伏連續(xù)長 大形成新相。 如微晶玻璃。 三、按 質點遷移 特征分類 擴散型 ：有質點遷移。 無擴散型 ：在低溫下進行，如：同素異構轉變、馬氏體轉變 四、按 成核特點 分類 均質轉變 ：發(fā)生在單一均質中。 非均質轉變 ：有相界面存在。 五、按 成分、結構 的變化分 重構式轉變 位移式轉變 馬氏體轉變特點 ： 1）相變前后存在習性平面和晶面定向關系。 2）快速。可達聲速 3）無擴散 4）無特定溫度： 溫度段 。 玻璃相變 分相 析晶 體積析晶 表面析晶 不均勻成核 均勻成核 亞穩(wěn)分相 167。 7－ 2 析晶 一、析晶相變過程的 熱力 學 相變過程的不平衡狀態(tài)及亞穩(wěn)區(qū) A T P P/ Z V O X B C D E g s L 說明 ：陰影區(qū)為 亞穩(wěn)區(qū) 原因 ： 當發(fā)生相變時，是以微小液滴或晶粒出現(xiàn)，由于顆粒很小，因此其飽和蒸汽壓和溶解度 平面態(tài)蒸汽壓和溶解度，在相平衡溫度下，這些微粒還未達到飽和而重新蒸發(fā)和溶解。 結論 a、 亞穩(wěn)區(qū)具有不 平衡狀態(tài)。 b、 在亞穩(wěn)區(qū)要產(chǎn)生新相必須 過冷。 c、 當加入雜質，可在亞穩(wěn)區(qū) 形成新相，此時亞穩(wěn)區(qū) 縮小。 在等 T， P下， ?G＝ ?H－ T ?S ?H－ T ?S＝ 0 ?S＝ ?H/T0 ? G=0 相變過程推動力 ?GT， P ? 0 (1) 溫度條件 0ST ???? －＝ HG? G?0 ?H， ? S不隨 T變化 0000TTH.)TH(TH????????TTG ＝－＝討論： a. 若過程放熱， ? H0,則 ? T0， 即 T T0， 必須過冷。 ， ? H0,則 ? T0， 即 T T0
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