-3_固態(tài)相變的熱力學(xué)(編輯修改稿)
2024-08-18 08:02 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 子的擴散能力減小，原子從液相向晶胚擴散的速度降低，給形核造成困難，使形核率減少。這一對相互矛盾的因素決定了形核率的大小，可用下式表示， ? N=N1?N2 （ 3— 5） ? N為定性的表示的總形核率， N1是受形核功影響的形核率因子； N2是受擴散影響的形核率因子 。 N隨溫度下降先增加后降低，在某一溫度呈現(xiàn)極大值。 ? 形核率定量的表達(dá)式 n：單位體積母相中的原子數(shù) ?： 為原子振動頻率 Q：為原子擴散激活能 , k：波爾茲曼常數(shù) , T： 為相變溫度 （ 3— 6） )ex p (*kTGQnvI???? ? 固相中各種缺陷如空位、位錯、晶界、夾雜物和自由表面等都提高材料的自由能，晶核在這些位置形成能使缺陷消失，就會釋放出一定的自由能（ Δ Gd ），成為相變的驅(qū)動力，即缺陷儲存的能量可以使形核功降低，因此各種缺陷也就成為合適的形核位置。 ? 非均勻形核時，系統(tǒng)自由能變化中多了一項負(fù)值，可寫成： ? Δ G = V?△ G v+S?б +V ε Δ Gd （ 3— 7） ? 式中前三項能量與均勻成核時相同，最后一項 為非均勻成核時由于晶體缺陷消失或被破壞所降低的能量。故此，有晶體缺陷存在時可以促進(jìn)成核。 （ 1） 晶界形核 ? 界面 —— 多晶體中兩個相鄰晶粒的邊界 ? 界棱 —— 三個晶粒的共同交界線 ? 界隅 —— 四個晶粒的交點 ? 界面、界棱、界隅都不是幾何的面、線和點，它們都占有一定的體積。用 δ 代表邊界厚度， L代表晶粒平均直徑，可以粗略地估算出界面、界棱、界隅在多晶體中所占的體積分?jǐn)?shù)分別為 (δ ／ L)、 (δ／ L) (δ ／ L)3 ? 晶界形核受界面能和晶界幾何狀態(tài)的影響，即與界面、界棱、界隅有關(guān)，新相晶核可有不同的形狀。 （ 2）晶界形核率的數(shù)學(xué)表達(dá)式 ? 從能量角度看，界面形核，只有一個界面可供晶核吞食；界棱形核有三個晶面供晶核吞食；界隅形核有六個界面供晶核吞食，即界隅提供的能量最大，界棱次之，界面最小。從形核位置所占體積分?jǐn)?shù)看來，界面反居首位，而界隅最小?？紤]這兩個因素，晶界不同位置非均勻形核率可綜合表達(dá)式為 （ 3— 7） )ex p ()ex p ()(*3kTGAikTQLnvI i??? ??i=0,1,2,3—— 表示界隅形核、界棱形核、界面形核、均勻形核 Ai—— 不同位置形核功與均勻形核功之比值， A0 A1 A21,
環(huán)評公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1