北科大《固态转变》研究生课程考题历年整理及部分答案

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1、北科大《固态转变》研究生课程考题历年整理及部分答案1.从自由能成分曲线，相界面，原子扩散方式，新相的成分和结构状态，驱动力，形核的方式，显微组织区分调幅分解和形核长大型相变。调幅分解形核长大型变形成分连续变化，最后达到平衡新相始终保持平衡成分，不随时间变化相界面开始无明显相界面，最后才变明显始终都有明显的相界面组织形态两相大小分布规则，一般不是球状，组织均匀性好大小不一，分布漫乱，常呈球状，组织均匀性差结构成分不同，结构相同的两相新相和母相在结构、成分均不同2.什么是第一类相变，什么是第二类相变，并举例？

2、■分类标志：热力学势及其导数的连续性。自由能和内能都是热力学函数，它们的第一阶导数是压力（或体积）和惰（或温度）等，而第二阶导数是比热、膨胀率、压缩率和磁化率等。第一类相变（一级相变）：凡是热力学势本身连续，而第一阶导数不连续的状态突变，称为第一类相变。第一阶导数不连续，表示相变伴随着明显的体积变化和热量的吸放（潜热）。普通的气液相变、液固相变、金属和合金的多数固态相变、在外磁场中的超导转变，属于第一类相变。第二类相变（二级相变人热力学势和它的第一阶导数连续变化，而第二阶导数不连续的情形，称为第二类相变。

3、这时没有体积变化和潜热，但膨胀率、压缩率和比热等物理量随温度的变化曲线上出现跃变或无穷的尖峰。超流、没有外磁场的超导转变、气液临界点、磁相变、合金中部分有序•无序相变，属于第二类相变。习惯上把第二类以上的高阶相变，通称为连续相变或临界现象。玻色・爱因斯坦凝结现象是三级相变。按相变方式分类：形核长大型相变、连续型相变……<材基P595>按原子迁移特征分类：扩散型相变、无扩散型相变相似问题：相变的分类有哪些，其分类标准是什么？3.下图哪个是第一类相变，哪个是第二类相变，并说明理由?第一类相变第二类相变从热力学

4、函数的性质看，第一类相变点不是奇异点(singularity),它只是对应两个相的函数的交点。交点两侧每个相都可能存在，通常能量较低的的那个得以实现。这是出现“过冷”或“过热”的亚稳态以及两相共存的原因。第二类相变则对应热力学函数的奇异点，它的奇异性质目前并不完全清楚。在相变点每侧只有一个相能够存在，因此不容许“过冷”和“过热”和两相共存。1.根据经典形核公式计算再结晶临界形核尺寸(给定存储能和界面能)；若位错提供主要的储存能，(给定位错密度和单位位错的能量)导出临界形核尺寸和位错密度的关系；评论经典形核

5、理论的可行性？■经典形核理论假设核心的界面能与大块晶体的界面能相等，但是小原子团的界而非常漫散，尤其是当脱溶转变的母相成分接近调幅分解成分时，没有明确的相界面。这样，漫散的相界面体积占晶胚体积的一个可观分数。因此，这个假设只能是一种近似，只有界面的厚度比核心尺寸小得多时才合理。经典形核理论的另外一个问题是没有考虑核心颗粒熟化效应，熟化效应会使一些成长的核心再度溶解而消失。但是，经典形核理论优点明显。首先，模型简单，可以成功解释很多相变实际问题一一如形核率随过冷度微弱增加，或者脱溶因过饱和度微弱变化而急促增

6、加；还可以解释新相和母相间出现的各种取向关系。2.朗道理论的基本思想？什么是序参量，在结构转变和铁磁转变中可以选什么作为序参量？连续相变的本质是什么？■物理参数的无穷小变化引起对称性的破缺，是连续相变的本质。基木思想：用序参量的幕级数展开式来表示相变温度附近的自由能。序参量：一个系统从高对称相转变为低对称相吋，系统的某一个物理量耳将从高对称相屮的o值转变为低对称相屮的非o值，这个物理量n称为序参量。r(M)=rO(T)+l/2a(T)M2+l/4b(T)M4+...连续相变：是指T=Tc时序参量连续地从0

7、值变到菲0值的相变。连续相变的木质：物理参数的无穷小变化引起对称性的破缺。共同特征：物质有序程度的改变以及与之相伴的物质对称性的改变。无体积变化和潜热；不需消耗有限能量;序参量变化连续;相变为一种突变。3.什么是连续再结晶？静态再结晶和动态再结晶中都能发生连续再结晶吗？解释点阵旋转动态再结晶和几何动态再结晶的现象及发生的条件？■由于再结晶的驱动力(储存能)远比一般相变的驱动力小，而晶界能却和相变的相界能差不多，所以形核的临界核心尺寸非常大(>O.lmm),以至实际上不能实现。这样，所谓再结晶核心并不是热力

8、学意义上的核心，它只是在变形结构中再结晶前预先存在的几乎没有变形的小体积。再结晶时的脱溶木质是两种转变(再结晶和脱溶相变)的交互作用。基本规律：变形引入缺陷促进脱溶和再结晶形核，脱溶析出粒子影响再结晶形核并钉扎晶界从而延缓再结晶。如果在回复时发生脱溶，析岀的第二相粒子尺寸小、间距小，使再结晶不易形核，因为析岀的质点对晶界钉扎，结果可以完全抑制再结晶。随着保温时间延长，脱溶质点聚集长大，变形基休的位错排列发生改变，逐渐减小位错密