固态相变1资料
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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。
固态金属(包括纯金属和合金)在加热和冷却过程中可能发生各种相的转变,称为固态相变。
材料科学研究中的固态相变主要是指温度改变而产生的相变。
固态相变包括以下三种基本变化:①晶体结构的变化②化学成分的变化③有序程度的变化。
按相变过程中原子的运动特点分类:1)扩散型相变;2)非扩散型相变。
扩散型相变特点转变,块状转变,多形性转变,调幅分解1. 脱溶分解脱溶:从过饱和固溶体中析出新相的过程称为脱溶或沉淀。
条件:凡是有固溶度变化的相图,从单相区进入两相区时都会发生脱溶。
固溶处理工艺=淬火,不是淬火, 没有相变。
脱溶过程中由于析出了弥散分布的强化相,导致强度硬度显著升高的现象称沉淀强化(沉淀硬化),溶质原子的沉淀需要时间,随着时间的延长强化效果明显,又称为时效强化。
2)调幅分解:调幅分解(也称为增幅分解)是指过饱和固溶体在一定温度下分解成结构相同、成分不同两个相的过程。
特点:1)两个相之间没有明显的界面2)调幅分解没有形核,因此没有新的晶体结构出现3)调幅分解的成分变化通过上坡扩散来实现。
3)块状转变:新相与母相成分一样,但晶体结构不同.非扩散型相变:前后组元原子运动不超过一个原子间距的转变。
按平衡状态分类1)平衡相变2)非平衡相变三、按热力学分类1)一级相变 2)二级相变金属固态相变与液态金属结晶一样,金属固态相变与液-固相变一样,其相变驱动力来自新相与母相的自由能差,也通过形核和长大两个过程来完成。
但因相变前后均为固态,固有以下几个特点:(1).界面与界面能固态相变时,母相和新相均为固相,故其界面与固/液界面不同。
通常固/固界面可以按结构特点分为共格界面、半共格界面和非共格界面三种,其中共格界面界面能最低,半共格界面次之,非共格界面最高。
(2).惯习面和新、旧两相的位相关系惯习面的存在是为了减小两相的界面能,它的存在表面新相与母相存在一定晶体学位相关系。
(3).弹性应变能固态相变的阻力由界面能和弹性应变能构成。
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状态的改变,这种转变称为固态相变。
按热力学分类:一级相变:相变时新旧两相的化学势相等,但化学势的一级偏微熵不等的相变称为一级相变; 二级相变:相变时新旧两相的化学势相等,且化学势的一级偏微熵也相等,但化学势的二级偏微熵不相等的相变称为二级相变。
按平衡状态图分类:平衡相变指在缓慢加热或冷却过程中所发生的能获得的符合平衡状态相图的平衡组织的相变。
主要有同素异构转变、多形性转变、平衡脱溶沉淀、共析相变、调幅分解、有序化转变。
非平衡相变:伪共析相变、马氏体相变、贝氏体相变、非平衡脱溶相变按原子迁移情况分类:扩散型相变:相变时,相界面的移动是通过原子近程或远程扩散而进行的相变称为扩散型相变。
基本特点是:①相变过程中有原子扩散运动,相变速率受原子扩散速度所控制;②新相和母相得成分往往不同;③只有因新相和母相比容不同而引起的体积变化,没有宏观形状改变。
非扩散型相变:相变过程中原子不发生扩散,参与转变的所有原子的运动是协调一致的相变称为非扩散型相变。
一般特征是:①存在由于均匀切变引起的宏观形状改变,可在预先制备的抛光试样表面上出现浮突现象;②相变不需要通过扩散,新相和母相的化学成分相同;③新相和母相之间存在一定的晶体学位向关系;④某些材料发生非扩散相变时,相界面移动速度极快,可接近声速。
共格界面:若两相晶体结构相同、点阵常数相等、或者两相晶体结构和点阵常数虽有差异,单存在一组特定的晶体学平面使两相原子之间产生完全匹配。
此时,界面上原子所占位置恰好是两相点阵的共有位置,界面上原子为两相所共有,这种界面称为共格界面。
当两相之间的共格关系依靠正应变来维持时,称为第一类共格;而以切应变来维持时,成为第二类共格。
半共格界面:半共格界面的特点:在界面上除了位错核心部分以外,其他地方几乎完全匹配。
在位错核心部分的结构是严重扭曲的,并且点阵面是不连续的。
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。
金属固态相变知识点总结一、金属固态相变概述金属的固态相变是指金属在固态下由于温度、压力等外部条件的变化而发生的结构变化。
金属的固态相变具有一定的规律性,可以通过实验和理论研究来预测和解释金属相变过程中的行为。
金属固态相变对于金属材料的性能和应用具有重要的影响,因此对金属固态相变进行深入的研究具有重要的意义。
二、金属固态相变类型1. 多种金属的固态相变类型金属的固态相变包括晶格变化、相变温度、相变形式等不同的类型,主要有以下几种类型:(1) α-β型固溶体相变α-β型固溶体相变是金属合金中比较常见的相变类型,指的是在金属合金中存在两种不同的固溶体相,分别为α相和β相。
这种相变类型在许多重要的金属合金中都有出现,如Fe-C合金、Ni-Cr合金等。
(2) 费氏体相变费氏体相变是一种典型的金属固态相变类型,指的是金属在一定温度下发生由奥氏体相向费氏体相转变的过程。
这种相变类型在一些铁素体不锈钢中尤为常见。
(3) 莫尔铂相变莫尔铂相变是一种金属固态相变类型,指的是金属在相变过程中由六方最密堆积(HCP)结构向立方最密堆积(FCC)结构的转变。
这种相变类型在一些贵金属合金中具有重要作用。
2. 典型金属的固态相变不同的金属在固态下的相变类型也有所不同,下面以常见的几种金属为例进行介绍:(1) 铁素体不锈钢的固态相变铁素体不锈钢是一种重要的金属材料,其固态相变主要包括奥氏体到费氏体的相变,以及费氏体到马氏体的相变。
这些相变在不锈钢的应用性能中具有重要的影响。
(2) 铝合金的固态相变铝合金是一种广泛应用的金属材料,其固态相变主要包括固溶体相变和析出相变。
这些相变对于铝合金的强度和耐腐蚀性能具有重要的影响。
(3) 镍基高温合金的固态相变镍基高温合金是一种用途广泛的高温合金,其固态相变主要包括γ'-γ''转变、析出相变等。
这些相变对于高温合金的高温强度和高温抗氧化性能具有重要的影响。
三、金属固态相变的影响因素金属的固态相变受到多种因素的影响,主要包括温度、压力、合金元素、晶体结构等因素。
固态相变一级相变和二级相变一、啥是固态相变。
咱们先来说说啥是固态相变哈。
固态相变呢,就是固体在温度、压力等条件改变的时候,它的内部结构发生变化啦。
比如说,咱们生活中常见的钢铁,在不同的温度下,它内部的原子排列方式就会不一样,这就是固态相变在起作用哟。
二、一级相变的特点。
(一)有体积变化。
一级相变的时候呀,物质的体积通常会发生改变。
就像水变成冰,这就是一种一级相变。
大家想想看,同样质量的水和冰,冰的体积是不是比水大呀?这就是因为在这个相变过程中,水分子的排列方式变了,导致体积也跟着变啦。
(二)有潜热产生。
还有哦,一级相变的时候会有潜热产生。
啥是潜热呢?简单说就是在相变过程中,虽然温度没有变化,但是会吸收或者放出热量。
比如说水沸腾变成水蒸气,这个过程温度一直是100℃(标准大气压下哈),但是它需要不断吸收热量,这个吸收的热量就是潜热啦。
三、二级相变的特点。
(一)没有体积变化。
二级相变和一级相变不太一样哦。
二级相变的时候,物质的体积基本上不会改变。
比如说某些磁性材料在温度变化到某个特定值的时候,它的磁性会发生变化,但是它的体积却几乎不变哟。
(二)没有潜热产生。
而且呀,二级相变也没有潜热产生。
就像刚才说的磁性材料的磁性转变过程中,不会像水变成冰或者水变成水蒸气那样吸收或者放出大量的热量,它的热量变化是比较连续和平缓的啦。
四、一级相变和二级相变的区别举例。
为了让大家更清楚地了解一级相变和二级相变的区别,咱们再举个例子哈。
比如说合金的固态相变。
有些合金在冷却或者加热的时候,会发生从一种晶体结构变成另一种晶体结构的变化。
如果这个过程中有明显的体积变化和潜热产生,那就是一级相变啦。
就好像建筑工人把一堆砖头按照一种方式摆好(一种晶体结构),然后又突然把它们重新按照另一种方式摆(另一种晶体结构),而且这个过程中还伴随着场地大小的变化(体积变化)和一些能量的释放或者吸收(潜热)。
而如果合金在相变过程中,体积几乎不变,也没有明显的潜热产生,那就是二级相变啦。