第6章 固态相变初步
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第六章 固态相变初步固态相变是从固相到固相的转变,即反应相和生成相均是固态。
固态相变的生成相可能是平衡相, 也可能是亚稳相;可能是稳态组织,也可能是亚稳态组织。
即:稳态组织,平衡相 固态相变的产物 亚稳态组织,平衡相 亚稳态组织,亚稳相 固态相变可分为两大类:扩散型相变和非扩散型相变 6.1 扩散型相变扩散型相变有五种:1)沉淀 (脱溶、析出)相变 新相从母相中沉淀析出 β α脱溶相变一般都是经过形核和长大两个过程,与结晶过程相似。
2) 共析分解γ α+β典型实例:珠光体转变3) 调幅分解α α1+α2特征:1、α、α1、α2结构相同,点阵常数不同 2、没有形核过程3、成分分布呈调幅波 (图1、图2)形成条件: 从化学成分的角度,调幅分解必需发生在G -X 曲线的拐点内(化学调幅),如图3所示。
图1图2图34) 块状转变 (图4、图5)βα 不同于脱溶晶界形核,快速长大,形貌无规则(图4)图55) 有序化转变 分两种类型(图6):一种有形核(有序畴)长大过程属一级相变(图7),另一种没有形核长大过程 (图8),属二级相变。
图6 图7 图8 6.2 沉淀相变从组织的角度,沉淀相变可分为连续沉淀和非连续沉淀,连续沉淀的生成相可能是稳态组织,也可能是非稳态组织。
从工艺的角度,沉淀相变可以在冷却过程中发生,也可以在时效过程中发生。
所谓时效是指将材料置于一定的温度下保温。
时效分人工时效和自然时效。
后者是在室温下自然放置,前者则是人为地将材料置于设定的温度,时效的时间根据时效时间和材料性能之间的关系而决定。
因此,在工业上也有时效相变的说法。
沉淀相变的分类方法可参看图9.图96.2.1连续沉淀和非连续沉淀 (1) 连续沉淀一般情况下脱溶是以连续沉淀的方式进行的连续脱溶的形核大多数是非均匀形核(因为晶体内部存在大量缺陷),形核借助于缺陷,因此可能的形核位置有,晶界、位错、和空位。
如:高温合金中的γ’相。
(图10) 脱溶相呈均匀分布一般不是均匀形核。
固态相变知识点总结固态相变(solid state phase transition)是指物质在固态下,由于温度、压力等外界条件的变化,使得物质的晶体结构和性质发生显著变化的现象。
固态相变分为一级相变和二级相变两种类型,其中一级相变又称为凝固、熔化或者升华相变,而二级相变则包括了铁磁性转变、铁电性转变、铁弹性转变等多种类别。
一级相变是指固态物质在相变过程中伴随着传热的明显变化,其自由能函数在温度、压力和摩尔体积或摩尔焓差范围内不连续变化。
一级相变包括了凝固、熔化和升华三种基本类型。
凝固是物质由液态转变为固态的一种相变过程。
在凝固的过程中,液体的分子排列变得有序,形成规则的晶体结构。
凝固点是物质在一定压力下的温度,当温度降低达到凝固点时,液体开始凝固。
熔化是物质由固态转变为液态的一种相变过程。
在熔化的过程中,固体的晶体结构破坏,分子之间的相互作用减弱,形成无序排列的分子结构。
熔点是物质在一定压力下的温度,当温度升高达到熔点时,固体开始熔化。
升华是物质由固态转变为气态的一种相变过程。
在升华的过程中,固体的晶体结构破坏,分子之间的相互作用减弱,形成无序排列的分子结构。
升华点是物质在一定压力下的温度,当温度升高达到升华点时,固体开始升华。
与一级相变不同,二级相变是指固态物质在相变过程中没有明显的传热变化,其自由能函数在温度、压力和摩尔体积或摩尔焓差范围内连续变化。
二级相变包括了铁磁性转变、铁电性转变和铁弹性转变等多种类型。
铁磁性转变是指在一定温度下,物质由铁磁相转变为顺磁相或者反铁磁相的一种相变过程。
铁磁性转变常伴随着磁滞回线的出现,磁化强度和温度之间存在明显的关联。
铁电性转变是指在一定温度下,物质由铁电相转变为非铁电相的一种相变过程。
铁电性转变常伴随着电滞回线的出现,电极化强度和温度之间存在明显的关联。
铁弹性转变是指在一定温度下,物质由弹性相转变为非弹性相的一种相变过程。
铁弹性转变常伴随着应力-应变曲线的出现,应力和温度之间存在明显的关联。