固態(tài)相變基礎(chǔ)-(文件)
【正文】 的擴散型轉(zhuǎn)變長大 新相與母相的成分不同時，隨新相的形核和長大，在新相附近將產(chǎn)生一個溶質(zhì)原子的富集或貧化區(qū)，從而在母相中產(chǎn)生一個濃度梯度。 溫度和成分對長大速度的影響 擴散控制型長大： 片狀 (或針狀 ?)新相厚度保持不變， 徑向？ 生長 生長前沿只占界面的一小部分 隨新相前伸，生長前沿不斷進入新的母相區(qū)域 在穩(wěn)定情況下包圍生長前沿的溶質(zhì)原子貧化區(qū)，不因新相長大而變大 長大速度保持恒定 (2) 界面控制型長大 新舊相界面為共格或半共格界面，界面的法向移動依靠臺階的橫向運動 與非擴散型相變不同，這里臺階的移動需要溶質(zhì)原子的長距離擴散。 解釋： 過冷度與形核率、長大速度的關(guān)系： 過冷度?。?轉(zhuǎn)變的驅(qū)動力很小，形核和長 大速度都很慢，轉(zhuǎn)變需要很長時間 過冷度大： 原子擴散速度慢，限制了轉(zhuǎn)變 速度 第五節(jié) 綜合轉(zhuǎn)變動力學(xué) TTT圖 轉(zhuǎn)變后期，新相的總量將逐步趨于平衡。 纖維狀組織的粗化 二維奧斯瓦爾德熟化： 即細纖維附近溶質(zhì)原子向粗纖維附近擴散，細纖維不斷減小，粗纖維不斷變粗。 主要參考文獻 [1] 馮端等著。北京：機械工業(yè)出版社， 1987 [3] 劉宗昌等編著。北京：科學(xué)出版社， 2022 [5] 胡光立，謝希文。北京：冶金工業(yè)出版社， 1988 [7] 戚正風(fēng)：固態(tài)金屬中擴散與相變。西安：西北工業(yè)出版社， 1993 [6] 波特 D A，伊斯特林 K E著，李長海，余永寧譯。北京：冶金工業(yè)出版社， 2022 [4] 徐洲，趙連城主編。北京， 1998 [2] 戚正風(fēng)主編。 復(fù)習(xí)思考題 1. 概念：固態(tài)相變及分類， 擴散型相變，非擴散型相變，均勻形核， TTT曲線，吉布斯 湯姆斯效應(yīng)， Ostwald熟化 ，瑞利失穩(wěn) 2. 固態(tài)相變與液 固相變有何異同點？ 3. 固態(tài)相變的阻力有哪些？怎樣影響相變？ 4. 為何新相形成時往往呈薄片狀或針狀？ 如果新相呈球狀，新、母相之間是否存在位向關(guān)系？ 5. 晶體缺陷對固態(tài)相變形核有何影響？ 6. 試推導(dǎo) 固態(tài)相變均勻形核 時臨界形核半徑、臨界形核功和形核率的表達式。 一、彌散沉淀相的粗化 奧斯瓦爾德 (Ostwald)熟化 相界面為曲面時，靠近相界面的母相中溶質(zhì)原子的平衡濃度與曲面的曲率半徑有關(guān)，吉布斯 湯姆斯 (GibbsThomson)定律 ： 第六節(jié) 組織粗化 ? ? K TrVcrc B??? 2)(ln ????????c?(r) c?(∞) ? Vβ： ?相的摩爾體積 r1 r2 B Cα(r1) α β Cα(r2) β 球形析出相長大： 大顆粒長大 小顆粒變小直至消失 二、片狀和纖維狀組織的粗化 片狀組織存在缺陷，成為片狀組織粗化的發(fā)源地 如 ?相片終止處，吉布斯 湯姆斯效應(yīng) B原子流動，中斷的片層縮短，附近的兩個 ?片加厚 片狀組織球化： 片狀 P由滲碳體片和 F片組成 滲碳體片中亞晶界處形成微觀的溝槽，曲率半徑小于平面，因此其周圍將富集碳原子，從而在鐵素體內(nèi)產(chǎn)生碳的擴散。 等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)圖： TTT圖 (曲線 ) TemperatureTimeTransformation Curve 等溫轉(zhuǎn)變過程中轉(zhuǎn)變分數(shù) f與時間 t、溫度 T的函數(shù)關(guān)系的圖示 轉(zhuǎn)變分數(shù) f( t, T )：新相的體積分數(shù)，轉(zhuǎn)變開始時 f為 0，轉(zhuǎn)變終了時 f為 1， 擴散型轉(zhuǎn)變典型特征： TTT曲線 C型 孕育期： 隨著轉(zhuǎn)變溫度由高到低，孕育期先縮短，轉(zhuǎn)變加速；隨后孕育期又延長，轉(zhuǎn)變減慢。 新相生長過程中，溶質(zhì)原子的濃度分布、原子擴散及界面移動 界面移動速度 (即新相長大速度 )，取決于 界面結(jié)構(gòu) 非共格界面 ：遷移率大，移動速度受溶質(zhì)原子在母相中擴散速度控制稱擴散 控制型 共格或半共格界面： 遷移率很低，界面移動速度將主要受界面遷移控制，而 不是溶質(zhì)原子的擴散，稱為界面控制型 混合控制型： 介于兩者之間，如上圖。 單原子層厚度為 δ，界面遷移速度 kTGm?kTGV? v = ? ? exp ( ) [1exp( )] 過冷度很小時 ， ?G?很小 ?????? ???????? ?? kTGkTGv mV e xp??兩相自由能差是過冷度或溫度的函數(shù)，長大速度隨溫度降低而增大 過冷度很大時 ， ?G? ??kT， exp(?G?/kT)忽略不計，長大速度 ?????? ??? kTGv me xp??長大速度主要取決于原子的擴散，隨溫度下降呈指數(shù)下降。 強調(diào)：這里雖以非協(xié)同型相變來討論，臺階生長 機制也適合于協(xié)同型相變。非熱激活遷移 馬氏體轉(zhuǎn)變 ：半共格界面上母相一側(cè)的原子切變。 形核方程為： ?G = V ?GV + S ? + V ?Gs ?Gd 晶界形核 如果基體和晶核相互適應(yīng)以形成
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