固態(tài)相變基礎(chǔ)--資料下載頁
2025-07-22 14:57本頁面
【正文】 面控制型 混合控制型： 介于兩者之間，如上圖。 (1) 擴散控制型長大： 無窮大片狀新相增厚 (一維 ) ， 界面推進速度 v ? ? RxdxdcccDdtdxv????????????? ?tDccccccdtdRvo ))((0?????????1). R ~ (Dt)1/2，即析出物厚度或直徑的增加服從拋物線長大規(guī)律 2). v ~ (C0 C? )，即長大速度正比于過飽和度 3). v ~ (D/t)1/2，即長大速度隨時間延長而減小 合金成分和溫度對長大速度的影響 : 低過冷度 ：溫度高擴散快，但過飽和度低，長大速度慢 過冷度大 ：過飽和度大，但溫度低擴散慢，長大速度慢 最大的長大速度出現(xiàn)在中間溫區(qū) 如果原始成分在虛線處，則其長大速度如右圖中虛線，由于溫度低擴散慢以及過冷度小，長大速度較小。 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。 這種臺階長大類似于片狀新相的 端面？ 長大。 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?jǐn)?shù) f與時間 t、溫度 T的函數(shù)關(guān)系的圖示 轉(zhuǎn)變分?jǐn)?shù) f( t, T )：新相的體積分?jǐn)?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。 中間溫度范圍得到最快轉(zhuǎn)變速度。 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。 轉(zhuǎn)變產(chǎn)物中存在 大量界面 ，自由能高，是組織粗化的主要驅(qū)動力。 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。隨著擴散的不斷進行，溝槽將進一步加深，直至溶斷，并逐步球化。 纖維狀組織的粗化 二維奧斯瓦爾德熟化： 即細(xì)纖維附近溶質(zhì)原子向粗纖維附近擴散，細(xì)纖維不斷減小，粗纖維不斷變粗。 瑞利 (Reyleigh)失穩(wěn)： 一根粗細(xì)均勻的圓柱形液體將破碎成一連串球形液滴。 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(dá)式。 7. 溫度怎樣影響擴散型固態(tài)相變速度？ 8. 假設(shè)新相附近的溶質(zhì)原子濃度作線性分布，請推導(dǎo)一維擴散控制長大速度方程。 主要參考文獻(xiàn) [1] 馮端等著。金屬物理學(xué) (第二卷，相變 )。北京， 1998 [2] 戚正風(fēng)主編。金屬熱處理原理。北京：機械工業(yè)出版社， 1987 [3] 劉宗昌等編著。金屬固態(tài)相變教程。北京：冶金工業(yè)出版社， 2022 [4] 徐洲，趙連城主編。金屬固態(tài)相變原理。北京：科學(xué)出版社， 2022 [5] 胡光立，謝希文。鋼的熱處理。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。金屬和合金中的相 變。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。北京：機械工業(yè)出版社， 1998
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