【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 個(gè)最近鄰的 Fe原子；當(dāng) Al含量再增加，直到成分為 FeAl時(shí)， X和 Y位置都被 Al原子占據(jù)，此時(shí)結(jié)構(gòu)類似 β 黃銅結(jié)構(gòu)。 3）以原始結(jié)構(gòu) hcp為基礎(chǔ)的超點(diǎn)陣 圖 77 Fe3Al和 FeAl結(jié)構(gòu) Al原子在 Fe3Al中限于 X位置，在 FeAl中限于 X和 Y位置 無(wú)序轉(zhuǎn)變 相互作用是造成原子或離子有序分布的原因。設(shè) AA、 BB、AB原子之間的相互作用能分別為 VAA、 VBB、 VAB。如果 V=(VAA+VBB)/2VAB0 異類原子喜歡作近鄰，形成有序結(jié)構(gòu)；反之，當(dāng) V0時(shí)，同類原子喜歡作近鄰，形成無(wú)序結(jié)構(gòu)。 1）有序 → 無(wú)序轉(zhuǎn)變 通常在加熱時(shí)發(fā)生。 溫度從絕對(duì)零度開(kāi)始逐漸升高時(shí)，晶體由內(nèi)能最低的最高有序排列（ η= 1）而逐漸降低有序度，熵的影響越來(lái)越大。 圖 78給出 CuZn和 Cu3Au超點(diǎn)陣所做的計(jì)算結(jié)果。 圖 78 CuZn類（ a）和 Cu3Au類 (b)轉(zhuǎn)變中長(zhǎng)程有序度與短程有序度（虛線所示）的變化 由上圖可以看出，低溫下， η=1，晶體為長(zhǎng)程有序狀態(tài)，保有超點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)； 溫度高于 TC， η=0，晶體中的長(zhǎng)程有序度消失，但由于 V0,吸引異類原子作為近鄰的傾向始終存在，即存在短程有序的傾向。 η降為零的方式對(duì)于各種超點(diǎn)陣是不同的： ?η在 TC溫度附近連續(xù)減小 CuZn合金就是這種情況。 在這種合金中，長(zhǎng)程序的喪失對(duì)應(yīng)于在一個(gè)溫度范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)的逐漸無(wú)序化，所以內(nèi)能和熱焓在通過(guò) TC時(shí)是連續(xù)的。此轉(zhuǎn)變?yōu)槎?jí)轉(zhuǎn)變。 ?有序度在 TC附近產(chǎn)生驟變 Cu3Au合金就是這種情況。 與有序狀態(tài)相比，無(wú)序狀態(tài)的內(nèi)能和熱焓較高，這是由較大數(shù)量的高能態(tài)的同類原子鍵合所造成，所以在 TC處熱焓的變化不連續(xù)。此轉(zhuǎn)變是一級(jí)的。 有序化破壞的機(jī)理，很可能是整個(gè)晶體內(nèi)均勻出現(xiàn)的導(dǎo)致原子交換的擴(kuò)散過(guò)程。 現(xiàn)在來(lái)討論反向轉(zhuǎn)變。 2）無(wú)序 → 有序轉(zhuǎn)變。 通常在冷卻時(shí)出現(xiàn)。 ?無(wú)序固溶體內(nèi)產(chǎn)生有序超點(diǎn)陣可能的機(jī)理 ?整個(gè)晶體內(nèi)均勻出現(xiàn)的局部性重排，使短程有序度連續(xù)提高，最終導(dǎo)致長(zhǎng)程有序。 機(jī)制等價(jià)于調(diào)幅分解。屬于二級(jí)相變。 在 TC溫度以下很高過(guò)冷度時(shí)才可能發(fā)生。 ?有序化疇的形成或有能量勢(shì)壘。 形核 → 長(zhǎng)大 屬于一級(jí)相變。較為普遍。 有序疇的形核和長(zhǎng)大過(guò)程表示在下圖中，以交叉網(wǎng)線代表無(wú)序點(diǎn)陣，原子處于每個(gè)交叉點(diǎn)上，圖中只標(biāo)出有序區(qū)域或疇內(nèi)的原子，沒(méi)有標(biāo)出的位置是無(wú)序的。圖形是示意的，但可以代表 Cu3Au超點(diǎn)陣的 (100)面。 圖 79不同取向的有序疇長(zhǎng)到一起所形成的反向邊界 Cu3Au中的（ 100 ）面，黑為 Cu原子，白為 Au原子 上圖中兩種原子分別占據(jù) A或 B亞點(diǎn)陣，形成具有超點(diǎn)陣的疇。疇形核時(shí)，其晶體學(xué)取向通常各不相同 。生長(zhǎng)相碰時(shí)，疇停止生長(zhǎng)，并在疇間留下界面（疇界），界面兩邊的原子具有錯(cuò)誤類型的近鄰，因而疇界具有疇界能，所以疇界是點(diǎn)陣的高能量區(qū)域。 即使在 TC以下相當(dāng)小的過(guò)冷度下，有序化疇的形核激活能也應(yīng)該很小，因?yàn)榫Ш撕突w有著基本相同的晶體結(jié)構(gòu)，因而是共格的，界面能很低。另外，如果合金成分具有化學(xué)分子式所表示的成分，晶核和基體就是成分相同的，不應(yīng)當(dāng)克服大的應(yīng)變能。因此可以期望有序化疇形核是均勻的，與位錯(cuò)、晶界之類的缺陷無(wú)關(guān)。 在小過(guò)冷度下，形核率很低，結(jié)果得到大的平均疇尺寸；反之，較高的過(guò)冷度下，將提高形核率，降低原始疇的尺寸。 在給定的疇內(nèi)，隨溫度的降低，有序度提高（見(jiàn)圖 77），疇內(nèi)原子通過(guò)均勻擴(kuò)散重新排列。從整個(gè)晶體來(lái)看，長(zhǎng)程有序度開(kāi)始很小，因?yàn)?A和 B點(diǎn)陣有序化的區(qū)域數(shù)量似乎是相等的。 在整個(gè)晶體內(nèi)確立長(zhǎng)程有序的唯一方式是反向疇結(jié)構(gòu)的粗化，這一過(guò)程的速度與超點(diǎn)陣的類型有關(guān)。在 CuZn型超點(diǎn)陣中，銅原子只可能在兩種亞點(diǎn)陣中作有序排列，因此只可能有兩種不同類型的有序化疇，而不可能形成亞穩(wěn)定的反向邊界結(jié)構(gòu)，所以在這類合金中，反向疇結(jié)構(gòu)粗化相當(dāng)容易。 Cu3Au超點(diǎn)陣與上述點(diǎn)陣不同，這里有四種方式可使無(wú)序的 fcc點(diǎn)陣變成有序化的區(qū)域：Au原子可以放在單胞的角上或者處在三種不同的面心位置上。所以 Au3Au的疇界要比 CuZn更為復(fù)雜，結(jié)果是這種疇界有可能產(chǎn)生一種亞穩(wěn)的所謂泡沫狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的另一有趣特征是為了把高能量的 Au——Au鍵合數(shù)量減到最小，疇界傾向平行于（ 100）面。 不同合金的有序化速度差異很大，例如 β CuZn的有序化很快，幾乎不可能淬火成無(wú)序的 bcc結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@一轉(zhuǎn)變是二級(jí)的，能以快速的連續(xù)的有序化過(guò)程完成轉(zhuǎn)變。 Cu3Au的有序化非常慢，是一級(jí)轉(zhuǎn)變。 有序化對(duì)合金性能的影響 有序化前后，合金的許多性能發(fā)生顯著變化。 1）電阻 有序使原子呈規(guī)則排列，晶格的周期場(chǎng)的破壞程度減少，導(dǎo)致電阻率下降。 圖 710 CuAu合金電阻率與成分的關(guān)系 對(duì) CuAu系統(tǒng)，當(dāng)合金成分與 Cu3Au或 CuAu的成分相近時(shí)，電阻率與純組元相近。 2）磁性 有序化對(duì)某些磁性合金影響很大。例如 Ni3Mn，在無(wú)序狀態(tài)時(shí)為順磁性的，在有序狀態(tài)則變?yōu)殍F磁性的。 圖 711 NiMn系合金的飽和磁矩 當(dāng) Mn含量大于 17at%時(shí)，退火使飽和磁矩增加；當(dāng)合金成分相當(dāng)于 Ni3Mn 時(shí)，飽和磁矩有極大值，甚至比純 Ni還高，合金變?yōu)閺?qiáng)鐵磁性。 原導(dǎo)磁率很高的固溶體（如 85%Fe+%Si+%Al的鋁硅鐵合金），當(dāng)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行驙顟B(tài)時(shí)，導(dǎo)磁率下降到原來(lái)的幾分之一。 3）力學(xué)性能 Cu3Au的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，有序化使楊氏模量增加。 4）比熱 圖 1012有序固溶體比熱與溫度的關(guān)系 （ A：有序； B：無(wú)序） (a)CuZn。(b)Cu3Au 相變材料 (PCM Phase Change Material) 指隨溫度變化而相變 , 并能提供潛熱的物質(zhì)。 一級(jí)相變材料將吸收或釋放大量的潛熱。 這種材料一旦在人類生活被廣泛應(yīng)用，將成為節(jié)能環(huán)保的最佳綠色環(huán)保載體，在我國(guó)已經(jīng)列為國(guó)家級(jí)研發(fā)利用序列。 相變一般分為固 固相變 ,固液相變 ,固氣相變 ,液氣相變 ,由于后兩種相變產(chǎn)生氣體 ,形成大量的體積變化 ,盡管有大量的相變熱 ,在實(shí)際應(yīng)用中很少 .固液相變材料需要特殊的封裝容器 ,一方面增加了傳熱阻力 ,另一方面增加了系統(tǒng)的體積和成本 .固固相變材料無(wú)需特殊封裝 ,但相變潛熱較小 . 概述 相變材料可分為有機(jī)（ Organic）和無(wú)機(jī) (Inanic) 相變材料。亦可分為水合（ Hydrated）相變材料和蠟質(zhì) (Paraffin Wax)相變材料。 1)無(wú)機(jī)相變材料 相變?nèi)谌埯}材料的熱物性參數(shù) 材料 相變溫度 /℃ 熔化熱/kJ/kg 密度/kg/dM3 比熱 /kJ/molk 固 液 K2CO3 898 235 Na2CO3 852 290 NaOH 320 261 85,9 LiOH 471 876 Li2CO3 720 606 相變?nèi)谌埯}材料的熱物性參數(shù) 我們最常見(jiàn)的相變材料非水莫屬了，當(dāng)溫度低至 0176。 C 時(shí)，水由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)（結(jié)冰）。當(dāng)溫度高于 0176。 C時(shí)水由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)（溶解）。在結(jié)冰過(guò)程中吸入并儲(chǔ)存了大量的冷能量，而在溶解過(guò)程中吸收大量的熱能量。冰的數(shù)量