-3_固態(tài)相變的熱力學(xué)-文庫吧資料
2025-07-28 08:02本頁面
【正文】 V ε S αα ? б αα （ 39） V：晶核的體積 ,Sαβ : 新產(chǎn)生的 β 相表面積 ，S αα 是被 β 相吞食掉的 α 相晶界面積 S αα ? б αα 就是式（ 3— 6）中的 Δ Gd 令 x= б αα /б αβ 可導(dǎo)出晶界的形核功 Δ G*非均勻 Δ G*非均勻 = ( 3— 10) 由數(shù)學(xué)推導(dǎo)可得 X= б αα /б αβ =2cos θ≧ 2時，形核不需要額外能量。但大角晶界形核時，因晶界兩側(cè)晶粒位向差大，不能同時與兩側(cè)的晶粒都保持一定的晶體學(xué)位向關(guān)系。界面、界棱和界隅上的非共格晶核應(yīng)分別呈雙凸透鏡片、兩端尖的曲面三棱柱體和球面四面體等形狀，如圖所示。從形核位置所占體積分數(shù)看來，界面反居首位，而界隅最小。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數(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。故此，有晶體缺陷存在時可以促進成核。 ? 形核率定量的表達式 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。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 。 ? 驅(qū)動力與阻力的絕對值相等時則為相變臨界狀態(tài)（ 出現(xiàn)臨界點 ） 。 ? 由于存在相變阻力 ， 因而新舊相自由能之差的絕對值應(yīng)當大于阻力 ， 即 |△ G 驅(qū)動 ||△ G阻力 |相變才能克服阻力而進行下去 。為減小界面面積，新相趨向于呈球狀（等軸狀）。為降低應(yīng)變能，新相趨向于呈片狀或針狀。 可得 r*=2 б /（ △ G v ε ） （ 3— 3） 臨
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