相变的概念与分类.ppt

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1、第八章相变§8-1相变的概念与分类§8-2液-固相变过程热力学§8-3液-固相变过程动力学§8-4液-液相变过程1§8-1相变的概念与分类相变——物质从一个相转变为另一个相的过程。从相的状态分：l-g，l-s，g-s，l-l，s-s；从机理分：成核-生长，Spinodale分解，马氏体相变，有序-无序相变；常见的分类方法：按热力学分类、按相变方式分类、按相变时质点迁移情况分类等。一．概念二．相变的分类2根据热力学观点，系统平衡时总是处于自由能最小的状态。当外界条件（T、P、组成等）变化时，系统必将向自由能减小的方向变化。临界

2、参数——相变开始发生时的参数称为临界参数。如：临界温度TC、临界压力PC。热力学分类把相变分为一级相变与二级相变。3（1）一级相变：相变时两相的化学位相等但化学位的一阶导数不相等的称为一级相变。此时称为一级相变。1．按热力学分类4一级相变的特点：相变时有热效应，并且熵（S）和体积（V）不连续变化，发生突变。图8-1一级相变时两相的自由能、熵及体积的变化T0TVTG1相2相TS自然界的大多数相变为一级相变。如：晶体的熔化、升华；液体的凝固、汽化；晶体中大多数晶型转变等。5（2）二级相变：相变时如果两相的化学位相等，化学位的一阶

3、导数也相等，但二阶导数不等的称为二级相变。此时称为二级相变。6分析：7二级相变的特点：相变时无热效应，无体积效应，熵（S）和体积（V）连续变化，不发生突变。图8-2二级相变时两相的自由能、熵及体积的变化TST0TVT1相2相G但两相的恒压热容，恒温压缩系数，恒压热膨胀系数不相等（在相变点发生突变）。TT0图8-3在二级相变中热容的变化C8（1）成核-长大型相变——由程度较大，范围较小的浓度起伏开始发生相变，并形成新相核心；（2）连续型相变——由程度较小，范围较大的浓度起伏连续地长大，形成新相（如Spinodal分解）；扩散型

4、相变：相变靠质点的扩散进行。无扩散型相变：主要是低温下进行的金属的同素异构转变及一些合金的马氏体转变。2．按相变方式分类3．按质点迁移特征分类9陶瓷材料相变综合分类概况：陶瓷相变二级相变一级相变超导相变磁性相变二级铁电相变二级有序-无序相变玻璃态相变无扩散位移型相变扩散型相变点阵不畸变点阵畸变铁电相变有序-无序相变切变为主-马氏体相变正应力为主-多晶相变连续相变成核-长大型相变连续有序化Spinodal分解析晶反应包析反应贝氏体相变10三、简单介绍马氏体相变与有序-无序转变1、马氏体相变马氏体（martensite）——钢淬

5、火时得到的一种高硬度产物的名称。马氏体相变——晶体在外力的作用下，通过晶体的一个分立体积的剪切作用以极快的速度进行的相变称为马氏体相变。马氏体相变是固态相变的基本形式之一。在许多金属、固溶体和化合物中都可观察到。11(1)结晶学特征：图8-4从一个母晶体四方块（A）形成一个马氏体（B）的示意图R马氏体相变的特征相变后存在习性平面和晶面的定向关系。12(2)具有无扩散性的特征。(3)相变以很高的速度进行，有时高达声速。(4)马氏体相变没有一个特定温度，而是在一个温度范围内进行。图8-6马氏体转变程度x与温度T的关系xMfMsT

6、13（2）有序-无序转变有序-无序转变——随温度升降而出现低温有序和高温无序的可逆转变过程称为有序-无序转变。引入有序参数ξ表征材料中有序与无序的程度。完全有序时ξ=1，完全无序时ξ=0。R——原子占据应该占据的位置数；ω——原子占据不应占据的位置数；R+ω——该原子的总数。14§8-2液-固相变过程热力学平衡状态：从热力学平衡观点看，将系统冷却到相变温度，则会发生相变而形成新相。图8-8单元系统相变过程图TPABOCDEP’气相固相亚稳区液相一．相变过程的不平衡状态及亚稳区15亚稳区——在理论上应发生相变而实际上不能发生相

7、转变的区域称为亚稳区。(图中阴影区)在亚稳区内，旧相未消失，以亚稳态存在；新相不稳定，还未形成。原因：新相开始形成时，颗粒尺寸很小，在较高的蒸气压或溶解度下重新蒸发和溶解，而不能稳定存在。不平衡状态：16（1）亚稳区具有不平衡状态的特征，物相理论上在该区域内不能稳定存在，而实际上却能以介稳态存在的区域；（2）在亚稳区内，新相不能自发地产生，要形成新相必须越过亚稳区，这就是过冷却的原因；（3）在亚稳区内，新相不能自发形成，但当有杂质存在或外界条件的影响，也可能在亚稳区形成新相，此时亚稳区被缩小。亚稳区的特点：17宏观推动力：⊿

8、GT,P≤0T0——相变的平衡温度；ΔH——相变热。ΔT=T0-T，称为过冷度。1．恒压下的温度条件由热力学原理，在等温等压下有：ΔG=ΔH－TΔS在平衡条件下：在任一温度T的不平衡温度下：过程自发进行过程达到平衡二．相变过程推动力18讨论：相变过程要自发进行，必须ΔG<0，则:（1）若相