5相变热力学13.ppt

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1、NEU5相变热力学5.1无扩散相变无扩散相变（Diffusionlesstransformation）不发生溶质元素的长程定向移动相变产物和母相有相同的成分5.1.1相变驱动力A-B二元系中g单相通过无扩散相变转变成不同结构的a单相T05.1.1相变驱动力a和g两相可以用正规溶体近似描述相变前后成分相同5.1.1相变驱动力XB<<1时参照相稳定化参数的概念a相稳定化参数g相稳定化参数5.1.1相变驱动力g→a相变就是Fe-M合金中的奥氏体向马氏体的转变(Martensitetransformatio

2、n)，则成为是纯铁的相变自由能奥氏体稳定化参数加入g－former元素加入a－former元素变成较大负数相变驱动力变大5.1.1相变驱动力变成较小负数相变驱动力变小Fe-M系5.1.2T0线（T0线）T0线是各温度下母相与产物的摩尔自由能相等各点成分的连线无扩散相变驱动力为0的成分与温度关系曲线Fe－M合金的T0线方程为5.1.2T0线（T0线）如果将驱动力坐标旋转成水平方向，温度坐标成垂直方向向Fe中加入不同数量former元素Fe中加入不同数量aformer元素5.1.2T0线（T0线）5.

3、1.3马氏体点马氏体点(MS)原指Fe基合金奥氏体向马氏体转变的开始温度现指所有冷却时发生的无扩散-切变相变的开始温度T0T0a－former元素g－former元素5.1.3马氏体点只有Co能使-8J.mol-1.K-15.1.3马氏体点5.2固溶体的分解5.2.1固溶体自由能曲线的分析固溶体发生失稳分解(Spinodaldecomposition)固溶体稳定5.2.1固溶体自由能曲线的分析固溶体发生失稳分解(Spinodaldecomposition)浓度起伏(Concentrationundu

4、late)5.2.1固溶体自由能曲线的分析将一小段摩尔自由能曲线（）用Taylor展开正规溶体-抛物线端点处斜率无穷大如果温度不高时亚稳区(Metastablerange)：形核长大机制5.2.2亚稳固溶体(MetastableSolidSolution)的分解5.2.2亚稳固溶体(MetastableSolidsolution)的分解中出现成分为的浓度起伏时，当亚稳固溶体假如此小区的自由能为切线上的a点，则不会引起系统自由能的改变。但实际上自由能是b，所以形成1摩尔同结构的小区，自由能将增加5.2

5、.2亚稳固溶体(MetastableSolidsolution)的分解正规溶体近似5.2.2亚稳固溶体(MetastableSolidsolution)的分解若固溶体的自由能曲线如图形状固溶体析出同结构晶核的形核驱动力(Nucleationdrivingforce)5.2.2亚稳固溶体(MetastableSolidsolution)的分解5.3第二相析出第二相析出(Secondphaseprecipitation)是指从过饱和固溶体中析出另一种结构的相5.3第二相析出[例题5.1]碳钢淬火马氏体低

6、温回火(Tempering)，并不析出该温度的稳定碳化物Fe3C(q),而先析出一种碳含量更高的亚稳化合物(Metastablecompound)e。分析原因是什么。5.4析出相的表面张力效应过饱和固溶体析出的第2相经常是小粒子，具有很高的表面比率和很小的曲率半径，应重视表面张力(Surfacetension)的影响。5.4.1表面张力与附加压力5.4.1表面张力与附加压力压力引起的部分摩尔体积平界面摩尔自由能a2g5.4.1表面张力与附加压力[例题5.2]附加压力会在化学自由能的基础上增加一个压力

7、项。试计算纯铁的压力项所引起的自由能项PVm的数值。假设粒子半径为2nm,纯铁的摩尔体积密度=7.8g.cm-3，若估算表面张力为1J/m2,则附加压力为可见纳米量级尺寸粒子所承受的附加压力是极大的。=56gVm=56/7.8=7.18cm3.mol-1,kJ·mol-1由附加压力产生的自由能增值为g(a)M7C35.4.2表面张力与溶解度如果a相基体上分布着球形第二相β，a相是处于常压下而β相在此基础上还要受到附加压力的作用5.4.2表面张力与溶解度5.4.2表面张力与溶解度R.S.Gibbs-

8、Thomson公式5.4.2表面张力与溶解度溶解度与析出物尺寸之间关系的积分形式b相受到附加压力的作用R.S.5.4.2表面张力与溶解度较大时成立a相为正规稀溶体，若有=5.4.2表面张力与溶解度5.5二级相变5.5.1相变的热力学特征一级相变(Firstordertransition)可逆相变温度下，化学势相等；化学势对温度、压力的一阶偏微分不等由Maxwell方程可知在可逆相变温度下，一级相变有体积V和熵S（焓H）的突变V、S、H5.5.1相变的热力学特征在可逆相