5. 固态相变

固态相变特点
固态相变是物理化学中的一个重要概念，它指的是任何物质在一定条件下，由固态变为液体或气态的过程。

这是一种基本的物质形态间的变化，在物理化学中有很多用处，因此了解它的特点非常重要。

固态相变的特点包括：
1.力学特性。

热力学特性指的是物质在热力变化时，它们的状态会发生变化。

例如，当水经过加热时，它会从固态变为液态，而受冷时，它又会从液态变为固态。

2.度特性。

固态相变过程中，物质的密度也会发生变化。

固态的密度通常比液态或气态的密度要高，因为固态的分子结构与液体的分子结构有很大的区别，其形状不能自由改变，密度稳定地较高。

3.容量特性。

热容量是物质在单位温度范围内，用来吸收的热量的量的。

固态相变的物质的热容量通常比液态或气体的热容量要高，因为固态的分子间的力是液态和气态所不具备的，所以固态的分子间可以吸收更多的热量，而液态和气态分子间只能吸收一定的热量。

4.理性质变化特性。

固态相变物质有一个共同特点：它们的物理性质随温度的变化而发生变化。

随着温度的升高，它们的粘度会降低，因此它们的流动性也会增强；而随着温度的降低，它们的粘度也会升高，流动性也会减弱。

固态相变是一种物理变化，其特点是温度和压力变化时，物质会发生变化。

热力学特性、密度特性、热容量特性和物理性质变化特性是其最重要的特点。

因此，了解固态相变的特点是理解物理化学中的
一个重要概念，也有助于我们更好地应用它。

固态相变原理
固态相变是指物质在固态状态下由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的过程。

在固态相变中，原子或分子重新排列，从而改变了物质的性质。

固态相变是固体物理学中的重要研究对象，对于材料科学和工程技术具有重要的意义。

固态相变的原理主要包括热力学和动力学两个方面。

热力学描述了相变过程中
物质内部的能量变化和熵变化，而动力学则描述了相变过程中原子或分子的运动和排列。

在热力学方面，相变需要克服能量壁垒，使得原子或分子从一个稳定的晶体结构转变为另一个稳定的晶体结构。

而在动力学方面，相变的速率取决于原子或分子的扩散和重新排列速度。

固态相变可以分为一级相变和二级相变两种类型。

一级相变是指在相变过程中
伴随着热量的吸收或释放，如固液相变和固气相变；而二级相变则是在相变过程中不伴随热量的吸收或释放，如铁磁相变和铁电相变。

不同类型的相变具有不同的热力学和动力学特性，因此需要采用不同的方法和技术来研究和应用。

固态相变在材料科学和工程技术中具有广泛的应用。

例如，通过控制金属材料
的固态相变，可以改变材料的硬度、强度和导电性能，从而实现对材料性能的调控。

另外，固态相变还可以应用于存储技术、传感器技术和能源材料等领域，为现代科学技术的发展提供了重要支撑。

总之，固态相变是固体物理学中的重要研究内容，对材料科学和工程技术具有
重要的意义。

通过深入研究固态相变的原理和特性，可以为材料的设计、制备和应用提供重要的理论和技术支持。

希望在未来的研究中，固态相变能够得到更加深入和全面的理解，为人类社会的发展做出更大的贡献。

1. 固态相变与液固相变在形核、长大规律和组织等方面的主要区别。

答：固态相变形核要求有一个临界过冷度△Tc，只有当过冷度△T>△Tc时才满足相变热力学条件。

这是固态相变形核与液-固相变的根本区别。

相同：形核和长大规律相同，驱动力相同都存在相变阻力都是系统自组织的过程。

异处：不同点：（1）液－固相变驱动力为自由焓之差△G 相变，阻力为新相的表面能△G表，基本能连关系为：△G = △G 相变+△G表，而固态相变多了一项畸变能△G畸，基本能连关系为：△G = △G 相变+△G界面+△G畸（2）固态相变比液－固相变困难，需要较大的过冷度。

固态相变阻力增加了应变能等，即固态相变中形核困难.3.固态相变时为什么常常首先形成亚稳过渡相。

佳美试卷P31P33（1）能量方面，所需要驱动力，平衡相大于过渡相，过渡相的界面能和应变能要低，形成有利于降低相变阻力。

（2）成分和结构方面。

过渡相在成分和结构更接近母相，两相易于形成共格或半共格界面，减少界面能，降低形核功，形核容易进行。

4.如何理解脱溶颗粒在粗化过程中的“小粒子溶解”和“大粒子长大”现象。

（1）粗化过程驱动力是界面能的降低当沉淀相越小，其中每个原子分到的界面能越多，化学势越高，与它处于平母相中的溶质原子浓度越高即c（r2）>c(r1)。

由此可见，在大粒子r1和小粒子r2之间体中存在浓度梯度，因此必然有一个扩散流，在浓度梯度的作用下，大粒子通过吸收基体中的溶质而不断长大，小粒子要不断溶解收缩，放出溶质原子来维持这个扩散流。

所以出现了大粒子长大、小粒子溶解的现象（2）粗化过程中，小粒子溶解，大粒子长大，粒子总数减小，r增加。

小粒子溶解更快。

温度T升高，扩散系数D增大，使dr/dt增大。

所以当温度升高，大粒子长大更快，小粒子溶解更快。

5.如何理解调幅分解在热力学上无能垒，但在实际转变过程中有阻力。

(1)应变能，溶质溶剂原子尺寸不同(2)梯度能，原子化学键结合(3)相间点阵畸变6.调幅分解与形核长大型脱溶转变的主要区别。

固态相变的定义1. 小张老师站在讲台上，拿起一块铁片说："今天咱们来聊聊固态相变这个有趣的现象。

想象一下，明明物质还是固体，但是内部结构却发生了翻天覆地的变化，就像变魔术一样！"2. "固态相变说白了，就是固体在保持固态的情况下，内部结构发生变化的过程。

就像咱们班同学换座位，人还在教室里，但是位置全变了。

"小张老师用生动的比喻解释道。

3. "来看个实际例子：大家都知道铁吧？在常温下是一种结构，加热到特定温度后，虽然看起来还是块铁，但是内部原子排列方式却完全不一样了，这就是典型的固态相变。

"4. 一个学生举手提问："老师，那这种变化有啥用啊？"小张老师眼睛一亮："好问题！这就像给铁做了次大改造，改变后的铁可能会变得更硬、更软，或者有了特殊的磁性，这在工业上可重要啦！"5. "固态相变主要有这么几种类型：位移型、重构型和序无序型。

听着很难懂是不是？我来打个比方：位移型就像小朋友站队，每个人就位后微微错开位置；重构型就像推倒积木重新搭；序无序型就像把整齐的书架弄乱，或者把乱的书整理整齐。

"6. "温度是固态相变最常见的触发条件。

就像冰箱里的冰淇淋，拿出来放一会儿，外表看着还是固体，但结构已经在悄悄变化了。

"7. "压力也能引起固态相变。

想象一下把橡皮泥使劲捏，虽然还是固体，但内部结构已经改变了。

当然，实际的科学现象要比捏橡皮泥复杂得多。

"8. "还有一种特别神奇的固态相变叫马氏体相变，发生得特别快，快到眨眼的功夫就完成了！就像变形金刚一样，瞬间就完成了内部结构重组。

"9. "在日常生活中，巧克力变质时的'发白'现象，其实就是固态相变的表现。

巧克力内部的晶体结构发生了改变，虽然还是固体，但是口感和外观都变了。

平衡转变:在缓慢加热或冷却时所发生的符合状态图平衡组织的相变为平衡转变。

同素异构转变：纯金属的晶体结构转变。

多形性转变：固溶体的同素异构转变。

平衡脱溶转变：缓慢冷却，过饱和固溶体沿平衡相图确定的固溶度线析出第二相的过程。

共析转变：即两种以上的固相新相，从同一固相母相中一起析出，而发生的相变，称为共析转变，有时也称共析反应。

不平衡转变：加热或冷却速度增大，平衡转变受到抑制，发生某些状态图上不能反映的转变，形成不平衡或亚稳组织。

伪共析转变：当A从高温以较快的速度冷却到GS与ES的延长线以下时，将从A中同时析出F和Fe3C。

类似共析转变，但F和Fe3C的比值不是定值，而是随着A中的碳量而变，这种转变称为伪共析转变。

转变产物称为P。

马氏体转变：通过无扩散的共格切变转变为成分相同但晶体结构不同的相。

贝氏体转变：在高温珠光体和低温马氏体转变之间还存在着贝氏体转变，也称为中温转变。

块状转变：冷却速度不够快时γ相的原子通过非共格界面的短程快速扩散转变为成分相同的相，转变产物呈块状，表面无浮凸。

不平衡脱溶沉淀：在室温或低于固溶度曲线的某一温度等温时自相中析出成分与结构均与平衡脱溶不同的新相，称为不平衡脱溶沉淀。

共格界面：若新母相的晶体结构和取向都相同，点阵常数也非常接近，或新母相晶体结构不同，点阵常数也不相同，但两相中某些晶面的点阵相似，则相界面上的原子为两相共有，界面原子位于两相结点上。

半共格界面：界面上两相原子变为部分地保持匹配。

非共格界面：当两相界面处原子排列差异很大，导致错配度增大，其原子间的匹配关系不再维持，形成非共格界面。

取向关系：位向关系是新母相某些低指数晶面晶向的对应平行关系。

惯习面：马氏体是在母相的一定晶面上开始形成的，这个晶面称为惯习面，通常以母相的晶面指数表示。

弹性畸变能：原子偏离正常点阵位置引起的，包括共格应变能和比容差应变能。

界面能：在母相中形成新相的界面时，由同类键、异类键的强度和数量变化引起的化学能。

固态相变的主要类型及特点
固态相变的主要类型和特点如下：
1. 扩散型相变：这类相变涉及原子或离子的扩散。

特点是需要较高的温度，原子或离子活动能力强，会使相的成分发生改变。

包括脱溶沉淀、调幅分解、共析转变等。

2. 非扩散型相变：这类相变中，原子或离子仅作有规则的迁移，使点阵发生改组。

其特点是迁移时相邻原子相对移动不超过原子间距，相邻原子的相对位置保持不变，可以在原子或离子不能扩散时发生。

例如马氏体转变。

3. 一级相变：自由能的一阶偏导数不相等，相变伴随着体积的膨胀或收缩，潜热的放出或吸收。

大多数相变为一级相变。

4. 二级相变：自由能的一阶偏导数相等，但自由能的二阶偏导数不相等。

其特点是材料无体积效应和热效应，如压缩系数、热膨胀系数、比定压热容突变。

大多数磁性转变和有序-无序转变为二级相变。

此外，还有调幅分解、有序化转变、块状转变等相变类型，具体可咨询专业人士获取更多信息。

固态相变：金属和陶瓷等固态材料在温度和压力改变时，其内部组织或结构会发生变化，即发生从一种状态到另一种相态的转变，这种转变称之为固态相变。

固态相变的阻力有哪些：金属固态相变时的相变阻力应包括界面能和弹性应变能两项。

当界面共格时，可以降低界面能，但使弹性应变能增大。

当界面不共格时，盘(片)状新相的弹性应变能最低，但界面能较高；而球状新相的界面能最低，但弹性应变能却最大。

为什么固态相变中出现过渡相?晶体缺陷对固态相变形核有什么影响？1.当稳定的新相与母相的晶体结构差异较大时，母相往往不直接转变为自由能最低的稳定新相，而是先形成晶体结构或成分与母相比较接近，自由能比母相稍低些的亚稳定的过渡相。

此时，过渡相往往具有界面能较低的共格界面或半共格界面，以降低形核功，使形核容易进行。

2.晶体缺陷是能量起伏、结构起伏和成分起伏最大的区域，在这些区域形核时，原子扩散激活能低，扩散速度快，相变应力容易被松弛。

在固态相变中，从能量的观点来看，均匀形核的形核功最大，空位形核次之，位错形核更次之，晶界非均匀形核的形核功最小。

为什么新相形成的时候，常常呈薄片状或针状？如果新相呈球状，新相与母相之间是否存在位相关系？①金属固态相变时，因新相与母相恶比容不同，可能发生体积变化，但由于受到周围母相的约束，新相不能自由膨胀产生弹性应变能。

而片状或针状的弹性应变能最小，所以新相形成时常常呈片状或针状 ②存在位相关系。

许多情况下，金属固态相变时，新相与母相之间往往存在一定的位相关系，且新相呈球状时与母相的弹性应变能最大，是由新、母相的比容不同或两相界面共格或半共格关系造成的，所以必然存在一定的位相关系。

TTT 曲线的建立：将不同温度下的等温转变开始时间和终了时间以及某些特定的转变量所对应的时间绘制在温度—时间半对数坐标系中，并将不同温度下的转变开始点和转变终了点以及转变50%点分别连接成曲线，则可得到过冷奥氏体等温转变图，即TTT 曲线。

固态相变知识点总结相变是物质在温度、压强或其他外部条件改变时，从一种物态转变为另一种物态的现象。

固态相变是指物质从固态状态转变到其他固态状态的过程，通常包括晶体-晶体相变和晶体-非晶相变，以及液晶-固体相变等。

固态相变是材料科学和固态物理领域的重要研究课题，掌握固态相变的基本原理和规律对于材料设计、制备和性能改进具有重要意义。

本文将从固态相变的基本概念、分类和特征等方面进行总结，并通过实例来说明固态相变的重要意义和应用。

一、固态相变的基本概念1. 固态相变是指物质在固态状态下由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的过程。

固态相变是晶体学和固态物理学的重要研究课题，可以帮助我们深入了解物质的内部结构和性质。

2. 固态相变的基本特征包括晶格结构的改变、原子位置的重新排列、晶体的晶界和缺陷等。

固态相变通常伴随着能量的吸收或释放，使得固态物质的性能和特性发生变化。

3. 固态相变的驱动力包括温度、压强、外界场等，这些外部条件的改变可以引起晶体结构和性质的改变，从而产生相变现象。

4. 固态相变可以分为等温相变和非等温相变两种类型。

等温相变指的是在恒定温度下发生的相变过程，例如固态合金的热处理过程；非等温相变指的是在变化温度下发生的相变过程，例如冰的熔化过程。

二、固态相变的分类根据相变过程中晶体结构的改变和外部条件的影响，固态相变可以分为以下几种类型：1. 晶体-晶体相变：指的是物质在固态状态下由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的过程。

晶体-晶体相变通常伴随着晶粒形状、大小和取向的变化，对材料的组织结构和性能产生重要影响。

2. 晶体-非晶相变：指的是物质在固态状态下由晶体结构转变为非晶结构的过程。

晶体-非晶相变可以发生在非晶态金属、非晶态合金和非晶态陶瓷等材料中，对于提高材料的强度、硬度和耐腐蚀性具有重要意义。

3. 液晶-固体相变：指的是液晶分子在固态基体中发生有序排列的过程。

液晶-固体相变广泛应用于液晶显示器、液晶材料和光学器件等领域。

固态相变作业⼀2.奥⽒体形核时需要过热度△T ，那么⾦属熔化时（S-L ）,要不要过热度，为什么？答：固态⾦属熔化时会出现过热度。

原因：由热⼒学可知，在某种条件下，熔化能否发⽣取决于液相⾃固态⾦属熔化时会出现过热。

原因：⾃由度是否低于固相的⾃由度，即0<-=?S L G G G ，只有当温度⾼于理论结晶温度Tm 时，液态⾦属的⾃由能才能低于固态⾦属的⾃由能，固态⾦属才能⾃发转变为液态⾦属。

因此，⾦属熔化时移动要有过热度。

3.相变热⼒学条件是什么？答：⾦属固态相变的热⼒学条件：（1）相变驱动⼒相变热⼒学指出，⼀切系统都有降低⾃由能以达到稳定状态的⾃发趋势。

若具备引起⾃由能降低的条件，系统将由⾼能到低能转变转变，称为⾃发转变。

⾦属固态相变就是⾃发转变，则新相⾃由能必须低于旧相⾃由能。

新旧两相⾃由能差既为相变的驱动⼒，也就是所谓的相变热⼒学条件。

（2）相变势垒要使系统有旧相转变为新相除了驱动⼒外，还要克服相变势垒。

所谓相变势垒是指相变时改组晶格所必须克服的原⼦间引⼒。

4.简述固态相变的主要特征。

答：⑴相界⾯：根据界⾯上新旧两相原⼦在晶体学上匹配程度的不同，可分为共格界⾯、半共格界⾯和⾮共格界⾯。

⑵位向关系与惯习⾯：在许多情况下，⾦属固态相变时新相与母相之间往往存在⼀定的位向关系，⽽且新相往往在母相⼀定的晶⾯上开始形成，这个晶⾯称为惯习⾯通常以母相的晶⾯指数来表⽰。

⑶弹性应变能：⾦属固态相变时，因新相和母相的⽐容不同可能发⽣体积变化。

但由于受到周围母相的约束，新相不能⾃由膨胀，因此新相与其周围母相之间必将产⽣弹性应变和应⼒，使系统额为地增加了⼀项弹性应变能。

⑷过渡相的形成：当稳定的新相与母相的晶体结构差异较⼤时，母相往往不直接转变为⾃由能最低的稳定新相，⽽是先形成晶体结构或成分与母相⽐较接近，⾃由能⽐母相稍低些的亚稳定的过渡相。

⑸晶体缺陷的影响：固态晶体中存在着晶界、亚晶界、空位及位错等各种晶体缺陷，在其周围点阵发⽣畸变，储存有畸变能。

固态相变名词解释
固态相变：
固态相变是物质由一种形态变成另一种形态的过程，可分为凝固及融化两个过程。

当物质温度达到特定条件时，其内部结构发生改变，产生凝固及融化等物理现象。

固态相变一般发生在固态到液态或气态，称为融化，液态到固态，称为凝固，固态到气态，称为汽化，气态到固态，称为凝结。

凝固变态：凝固变态是某种物质由液体或气体状态变成固体状态的一种物理变化过程。

凝固变态是特定温度下，气体或液体随着温度的降低便可变成固体的物理变化。

凝固变态对比液体和气体，固体有着自己独特的结构，粒子由整体状态变为排列有序的晶格状态。

融化变态：融化变态是指某种物质由固体状态变成液体状态的一种物理变化过程。

融化时，物质中的原子和分子具有活动能，开始运动，由原来晶体状态变为液体态。

一般来说，融化变态可以受温度大小影响，温度过低会凝固，温度过高则会蒸发。

固态相变特点固态相变是物理学中一个重要的概念，它指的是对一种物质的物理性质发生变化，从而使其有不同的态度。

它涉及到一些主要的物理过程，包括干冰、急冷、熔化和气化等。

在不同的固态相变过程中，物质可以从固态转变为液态或气态。

固态相变是一个物理学中非常关键的概念，它可以帮助我们了解天文和地球环境等复杂的系统。

例如，在地球上我们可以看到凝结变冷伴随雨等天气现象，而这些现象就可以归结为典型的固态相变过程，即湿空气中水分冷却到凝结温度，从而形成降水。

此外，固态相变的另一个重要特点是，它解释了物质在特定温度和压力条件下的形态及行为改变。

固态相变是一个综合、复杂的物理过程，在实践中，它包括三个主要方面：物理性质的变化、温度和压力的变化以及相变点的变化。

这些都是非常关键的组成部分，可以帮助人们更好地理解固态相变的特点和规律。

首先，固态相变的物理性质将会发生变化。

这是因为在固态相变过程中，物质的形态会发生变化，从而影响其物理性质。

例如，当一种物质从固态变为液态，其密度会有所减少，体积也会增加，而且其表面张力也会增强。

其次，温度和压力也是影响固态相变的因素之一。

温度是固态相变发生的一个关键因素，它可以直接影响物质的形态，如温度越低，物质就越容易凝结和变固。

压力也是影响固态相变的因素之一，它可以影响物质的温度，从而改变物质的形态。

最后，固态相变时，物质会发生变化，其中也包括物质的相变点的变化。

相变点指的是在特定温度和压力条件下，物质由固态变为液态或气态的平衡状态。

例如，水的熔点是固态变为液态的状态，而水的蒸发点则指物质从液态变为气态的状态。

综上所述，固态相变是一个复杂的过程，它影响着物质的物理性质、温度和压力，以及物质的相变点等多个方面。

它既可以解释自然界的一些现象，也能帮助人们理解科学的基础知识。

固态相变的特点
固态相变是指物质从一种固态结构转变为另一种固态结构的过程。

它具有以下特点：
1. 温度和压力条件对相变有影响：固态相变的发生需要一定的温度和压力条件。

不同物质的相变温度和压力条件也不同。

2. 可逆性：固态相变通常是可逆的，即当物质再次达到相同的温度和压力条件时，它会回到原来的状态。

3. 伴随着热量变化：在固态相变过程中，物质会吸收或释放热量。

例如，当水从冰转化为液态时，需要吸收热量；而当水从液态转化为冰时，则会释放热量。

4. 伴随着结构改变：在固态相变过程中，物质的结构也会发生改变。

例如，水从冰转化为液体时，分子之间的氢键断裂了；而当水从液体转化为冰时，则重新形成了氢键。

5. 影响物质性质：由于固态相变伴随着结构改变，因此它也会影响物质的性质。

例如，在金属加工中经过热处理，金属的晶体结构会发生变化，从而改变了金属的机械性能。

总之，固态相变是物质在一定温度和压力条件下由一种固态结构转变为另一种固态结构的过程。

它具有可逆性、伴随着热量变化和结构改变等特点，并且会影响物质的性质。

固态相变和凝固的异同
固态相变和凝固都是物质的相变过程，但它们在许多方面存在着异同。

异同之处：
1.定义：固态相变是指物质在固态下由一种晶体结构转变为另
一种晶体结构或者由非晶态转变为晶态的过程。

而凝固是指物质由液态转变为固态的过程。

2.条件：固态相变发生在固态物质内部，在不同的温度、压力
或者化学环境下发生。

凝固则需要液态物质冷却到一定温度下。

3.过程：固态相变是一个晶体内部的结构重组过程，只有晶格
内原子的位置发生变化。

凝固是一个液滴或溶液中原子或分子聚集形成晶体的过程。

4.速率：固态相变往往较慢，需要较长时间才能完成。

凝固则
可以较快地发生。

5.形态：固态相变一般是物质整体的结构改变，不涉及形态变化。

凝固则是物质从液滴或溶液中形成固态结构。

6.热效应：固态相变通常伴随着比较明显的热效应，例如熔化热。

凝固也伴随着热效应，例如凝固热，但通常不如固态相变明显。

7.引起因素：固态相变的发生受到温度、压力和化学环境的影响。

凝固则主要受到温度的影响。

异同之处：
1.相变过程：无论是固态相变还是凝固，都是物质由一种状态变为另一种状态的过程。

2.宏观表现：无论是固态相变还是凝固，都会导致物质的外观和性质发生变化。

3.原子结构：无论是固态相变还是凝固，都涉及到原子的重新排列和重新组合。