亞穩(wěn)態(tài)材料ppt課件(已修改)
2025-05-17 22:11 本頁面
【正文】 材料科學(xué)基礎(chǔ)Fundamentals of Materials Science 主講教師：王亞男 第 8章亞穩(wěn)態(tài)材料 Chapter 8 Metastable state of materials 納米晶材料 準(zhǔn)晶態(tài)材料 非晶態(tài)材料 ? 研究亞穩(wěn)態(tài)的意義 ? 材料的 穩(wěn)定態(tài) 是 指其體系自由能最低時(shí)的平衡狀態(tài) 。但由于種種因素，材料會 以高于平衡態(tài)時(shí)自由能的狀態(tài)存在 ，即處于一種非平衡的 亞穩(wěn)態(tài) 。 ? 同一化學(xué)成分的材料，其亞穩(wěn)態(tài)時(shí)的性能不同于平衡態(tài)時(shí)的性能，而且在很多情況下，亞穩(wěn)態(tài)材料的某些性能會優(yōu)于其處于平衡態(tài)時(shí)的性能，甚至出現(xiàn)特殊的性能。因此， 對材料亞穩(wěn)態(tài)的研究不僅有理論上的意義，更具有重要的實(shí)用價(jià)值 。 ? 亞穩(wěn)態(tài)的存在形式 ① 細(xì)晶組織 ：界面增多，自由能升高，故為亞穩(wěn)態(tài)。 ② 高密度晶體缺陷 ：使原子偏離平衡位臵，排列的規(guī) 則性下降，故自由能升高。 ③ 形成 過飽和固溶體 。 ④ 發(fā)生 非平衡轉(zhuǎn)變 ：生成原子結(jié)構(gòu)不同的亞穩(wěn)新相， 如 M、 B等。 ⑤ 由 晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài) ，由 結(jié)構(gòu)有序變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)無序 ， 自由能增大。 見圖 材料自由能隨狀態(tài)的變化示意圖。 a點(diǎn) 是自由能最高的 不穩(wěn)定狀態(tài) ； d點(diǎn) 是自由能最低的位臵，此時(shí)體系處于 穩(wěn)定狀態(tài) ； b點(diǎn) 位于它們之間，如果要到達(dá) d狀態(tài)，需要越過能峰 c，在沒有驅(qū)動力的情況下，體系就可能處于 b這種 亞穩(wěn)態(tài) ， 故從熱力學(xué)上說明了亞穩(wěn)態(tài)是可以存在的 。 ? 為什么亞穩(wěn)態(tài)能夠存在？ 圖 材料自由能隨狀態(tài)的變化示意圖 a b c d 納米晶材料 自 20世紀(jì) 80年代以來，隨著 材料制備技術(shù)的進(jìn)展 ，人們研制出 晶粒尺寸為納米 (nm)級的材料 ，并發(fā)現(xiàn)此材料 不僅強(qiáng)度高，其結(jié)構(gòu)和各種性能都具有特殊性 ，引起了各行各業(yè)人士的極大興趣和關(guān)注。 210???
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