固态转变课程主要内容
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固态转变课程主要内容OutlinePART 1 General Introduction to Phase Transformation (相变概论)Classification of Phase Transformation (相变分类)Thermodynamics of Phase Transformation (相变热力学)Dynamics of Phase Transformation (相变动力学)Crystallography of Phase Transformation (相变晶体学)PART 2 Several Typical Phase Transformation (几种典型相变)Polymorphic Changes (多形性转变)Precipitation Transformation (脱溶转变)Eutectoidal Transformations (共析转变)Massive Transformation (块状转变)Order-Disorder Transformations (有序-无序转变)Spinodal Decomposition (调幅分解)Martensitic Transformations (马氏体转变)Bainitic Transformations (贝氏体转变)PART 3 Theory of Modern Phase Transformation (近代相变理论)Landau Theory (朗道理论)Solitons Theory (孤立子理论)Fractal Theory (分形理论)Phase Field Theory (相场理论)PART 4 Recovery and Recrystallization (回复和再结晶)Recovery (回复)Recrystallization (再结晶)Dynamic Recovery and Dynamic Recrystallization (动态回复和动态再结晶)Continuous Recrystallization (连续再结晶)Recrystallization Textures (再结晶织构)相变分类:①按相变时热力学参数变化特征分类(一级相变、二级相变);②按相变方式分类(形核长大型转变、连续型相变);③按相变时原子迁移特征分类(扩散型相变、无扩散型相变)。
固态相变教学大纲固态相变教学大纲一、课程简介:固态相变是材料科学与热力学中的重要概念之一,涉及物质在固态下由一种有序结构向另一种有序结构的转变过程。
本课程旨在介绍固态相变的基本概念、分类以及相关实验方法和应用领域。
二、课程目标:1. 理解固态相变的基本概念和分类;2. 掌握固态相变的实验方法和测量技术;3. 了解固态相变的应用领域和意义;4. 培养学生的实验操作和科学研究能力。
三、教学安排:第一讲:固态相变的基本概念1. 相变的定义和物质状态的分类;2. 固态相变的特点和机制;3. 固态相变的分类和示例。
第二讲:固态相变的热力学基础1. 热力学第一定律与相变;2. 热力学第二定律与相变;3. Gibbs自由能与相变。
第三讲:固态相变的实验方法1. 差示扫描量热法(DSC);2. X射线衍射法(XRD);3. 电子显微镜观察法。
第四讲:金属固态相变1. 铁系金属的相变;2. 镁、锌等金属的相变;3. 合金的相变规律和应用。
第五讲:无机物固态相变1. 二氧化硅的相变;2. 硅等无机材料的相变;3. 无机非晶态转变为晶态的过程。
第六讲:聚合物固态相变1. 高分子材料的相变过程;2. 热塑性聚合物的相变;3. 弹性体的团聚态相变。
第七讲:固态相变的应用1. 固态相变在材料科学中的应用;2. 固态相变在能源存储领域的应用;3. 固态相变在电子器件中的应用。
四、教学评估:1. 课堂参与和讨论;2. 实验报告撰写和展示;3. 期末考试。
备注:本大纲仅供参考,具体教学内容和安排需根据实际情况进行调整。
第十二章 固态转变-再结晶一、学习的意义、本章内容基本线路及学习要求意义:材料加工时要经历形变,有时形变量很大,如热轧铝板7 mm厚,要冷轧到0.3mm 厚;微电子封装用金连线,从铸锭得到的柱状晶要冷拔到直径为25μm的细丝。
冷加工后的加工硬化状态不能直接使用,而要经历再结晶软化。
再结晶的规律如同相变,在了解其规律后,就可利用再结晶很好地控制组织及性能;如果将形变、再结晶及相变有效结合起来,组织性能调整的范围可很大,当然过程及涉及的原理也越复杂,所以再结晶(退火)是一项重要的工艺。
基本线路:1)研究再结晶的意义;2)回复过程:基本特征/组织变化/性能变化/动力学;3)再结晶过程:基本规律/形核/晶核长大/动力学/与脱溶的交互作用;组织变化(包括退火孪晶);取向变化;4)长大过程:正常(连续)方式;动力学方程;钉扎作用;异常(不连续/二次)现象,原因,利用及控制;5)热加工过程:应力应变曲线;动态再结晶组织;形成原因;利用及控制。
学习要求:1)回复、再结晶及正常长大过程中的组织、性能、取向变化的动力学过程的基本规律。
2)再结晶与形变一章的关系,与固态相变一章的关系。
3)内、外因素变化对再结晶过程的影响,如形变量,温度,初始织构,层错能,溶质第二相。
二、主要内容从转变角度看,再结晶与大多数相变有共同之处,都是形核-长大过程,有孕育期,相同的动力学方程。
另一方面,再结晶的前提是先要有形变,有一定形变储存能。
因形变的特殊行为模式,不同类型或不同方式,才造成不同的特定的再结晶形核地点。
因此,很难说,将再结晶与形变作为一章讨论合适还是作为结构组织转变的一种。
回复和再结晶都是使有畸变的高能晶体恢复到低能状态的过程。
这两个过程的区别在于:前者不涉及高角晶界的迁移,靠过饱和点缺陷消散和线缺陷对消、重排列来降低能量;后者是靠大角度晶界推移消除高能基体来降低能量。
所以,回复期间的组织变化主要多边形化及亚晶长大,再结晶期间的组织变化是形核(严格说,核心已在恢复过程准备好了)和核的长大以及晶粒长大。
沈阳工业大学:固态相变及应用电子教案一、课程简介章节一:课程简介【教学目标】1. 使学生了解固态相变及应用课程的基本概念、研究对象和内容。
2. 培养学生对固态相变及应用领域的兴趣和热情。
【教学内容】1. 固态相变及应用课程的定义和研究对象。
2. 固态相变及应用课程的主要内容和意义。
3. 固态相变及应用领域的发展概况和前景。
【教学方法】1. 采用讲授法,介绍课程的基本概念和研究对象。
2. 采用案例分析法,阐述固态相变及应用领域的重要成果。
3. 采用互动教学法,激发学生对课程的兴趣和热情。
二、固态相变基本概念章节二:固态相变基本概念【教学目标】1. 使学生掌握固态相变的基本概念和分类。
2. 培养学生对固态相变现象的认识和理解。
【教学内容】1. 固态相变的定义和特点。
2. 固态相变的分类和基本过程。
3. 固态相变的原因和条件。
【教学方法】1. 采用讲授法,介绍固态相变的基本概念和分类。
2. 采用示例分析法,讲解固态相变的基本过程和实例。
3. 采用小组讨论法,探讨固态相变的原因和条件。
三、固态相变的表征与测量章节三:固态相变的表征与测量【教学目标】1. 使学生了解固态相变表征与测量的基本方法。
2. 培养学生掌握固态相变实验技能。
【教学内容】1. 固态相变的表征方法:物理性质、化学性质和微观结构。
2. 固态相变的测量方法:实验装置和实验技术。
3. 固态相变实验数据的处理与分析。
【教学方法】1. 采用讲授法,介绍固态相变表征与测量的基本方法。
2. 采用实验演示法,展示固态相变实验装置和实验技术。
3. 采用实践操作法,训练学生进行固态相变实验并处理实验数据。
四、固态相变的应用章节四:固态相变的应用【教学目标】1. 使学生了解固态相变在材料科学中的应用。
2. 培养学生掌握固态相变应用领域的关键技术。
【教学内容】1. 固态相变在材料加工中的应用:如熔炼、锻造、热处理等。
2. 固态相变在材料性能调控中的应用:如强化、韧化、耐磨等。
固态转变课程主要内容
Outline
PART 1 General Introduction to Phase Transformation (相变概论)
●Classification of Phase Transformation (相变分类)
●Thermodynamics of Phase Transformation (相变热力学)
●Dynamics of Phase Transformation (相变动力学)
●Crystallography of Phase Transformation (相变晶体学)
PART 2 Several Typical Phase Transformation (几种典型相变)
●Polymorphic Changes (多形性转变)
●Precipitation Transformation (脱溶转变)
●Eutectoidal Transformations (共析转变)
●Massive Transformation (块状转变)
●Order-Disorder Transformations (有序-无序转变)
●Spinodal Decomposition (调幅分解)
●Martensitic Transformations (马氏体转变)
●Bainitic Transformations (贝氏体转变)
PART 3 Theory of Modern Phase Transformation (近代相变理论)
●Landau Theory (朗道理论)
●Solitons Theory (孤立子理论)
●Fractal Theory (分形理论)
●Phase Field Theory (相场理论)
PART 4 Recovery and Recrystallization (回复和再结晶)
●Recovery (回复)
●Recrystallization (再结晶)
●Dynamic Recovery and Dynamic Recrystallization (动态回复和动态再结晶) ●Continuous Recrystallization (连续再结晶)
●Recrystallization Textures (再结晶织构)
1.相变分类:①按相变时热力学参数变化特征分类(一级相变、二级相变);②按相变方
式分类(形核长大型转变、连续型相变);③按相变时原子迁移特征分类(扩散型相变、无扩散型相变)。
2.经典形核理论:均匀形核或自发形核、非均匀形核或非自发形核;相变驱动力;形核驱
动力和核心成分;形核率;界面能作用、应变能作用;界面过程控制长大、长程扩散控制长大。
3.相变动力学:Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov(JMAK)方程。
4.相变晶体学:母相与新相位向关系;位相关系表达方法;O点阵理论;相变晶体学模型
(结构台阶模型、近重合位置模型)。
5.多形性转变:元素—同素异构转变、化合物—多形性转变。
6.脱溶转变:脱溶贯序、过渡相结构、无脱溶物区域PFZ、时效硬化、不连续脱溶(胞状
脱溶)。
7.共析转变:珠光体转变。
8.块型相变:定义、热力学条件。
9.调幅分解:定义、热力学条件、阻力(梯度能、应变能)。
10.有序-无序转变:长程有序参数和短程有序参数、超结构、有序畴、一级有序-无序转变
(形核长大机制无序-有序转变)、二级有序-无序转变。
11.马氏体相变:特点(表面浮突和形状改变、惯习面和位向关系、亚结构、可逆性)、分
类(按相变驱动力分类—驱动力较大、驱动力较小,按形成方式分类—变温马氏体、恒温马氏体、爆发型马氏体和热弹性、半弹性、非弹性马氏体)、形核理论、软模形核、长大和形貌、动力学(非热激活马氏体、恒温马氏体)、晶体学(经典模型—Bain应变、K-S关系、西山关系、Burgers关系、G-T模型;唯象理论—W-L-R和B-M理论)。
12.贝氏体相变:定义(表面浮突、整体动力学、显微组织)、相变机制(切变、扩散)。
ndau理论:序参量(临界温度以上的相—对称性高、有序度低、序参量为0;临界温
度以下的相—对称性低、有序度高、序参量为非0)、多项式表达、连续相变的本质(物理参数的无穷小变化引起对称性的破缺)、一种“几何”相变—渗流(percolation)、无公度相变(incommensurate phase transition)。
14.孤立子(Soliton)理论:孤立子性质、KdV方程、相界面性质与孤立子性质一致(界面推
移过程使母相转变为新相,或者发生结构变化,或者发生成分变化)、切变型的马氏体相变是应变波的推移、扩散型的相变是浓度波的推移。
15.分形(Fractal):自相似、分形维数、马氏体相变的分形描述、薄膜中的分形。
16.相场(phase field)理论:场变量(保守型和非保守或耗散型)、一个非均质微结构的总自
由能表达为能够表征相变本质的场变量的泛函(一般包括4 种能量贡献—①局部化学自由能密度;②梯度能密度;③外应力、电场或磁场等外场的关联势能对总能量的贡献;
④内在的长程交互作用,如弹性、静电和静磁交互作用)。
17.回复和再结晶:两者本质区别、驱动力、回复机制、回复动力学、多边形化、再结晶温
度、再结晶基本规律、再结晶动力学、再结晶形核、再结晶时脱溶、动态回复、动态再结晶、发生动态再结晶条件、连续动态再结晶(点阵旋转动态再结晶、几何动态再结晶)、再结晶织构(Oriented nucleation theory取向形核理论、Oriented growth theory取向生长理论)。