金属固态相变资料教学提纲.ppt

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1、金属固态相变资料2.按结构变化分类（1）重构型相变：相变时原化学键破坏，原子重新排列。克服的能垒较高，相变潜热很大，进行缓慢。过饱和固溶体的脱溶分解、共析转变属于此类。（2）位移型相变：相变时不需要破坏化学键，发生的原子位移很小，两相之间存在一定的晶体学位向关系。克服的能垒较小，相变潜热也很小，转变速度非常迅速。马氏体相变属于此类。3.按相变方式分类（1）形核-长大型相变：相变时在很小范围内发生原子相当激烈的重排，生成新相核心，两相之间产生相界。相变靠不断的生核和晶核的长大实现。脱溶转变、共析转变属于此类。（2）连续型相变：相变时在很大范围

2、内发生原子轻微的重排，相变的起始状态与最终状态之间存在一系列连续状态，不需形核，靠连续涨落形成新相。调幅分解属于此类。4.按相变时能否获得平衡组织（1）平衡相变（2）非平衡相变5.按相变方式分类（1）有核相变：有形核阶段，新相核心可均匀形成，也可择优形成。大多数固态相变属于此类。（2）无核相变：无形核阶段，以成分起伏作为开端，新旧相间无明显界面，如调幅分解。6.按相变过程中原子迁移情况（1）扩散型：依靠原子的长距离扩散；相界面非共格。如珠光体、奥氏体转变，Fe,C都可扩散。（2）非扩散型：旧相原子有规则地、协调一致地通过切变转移到新相中；相

3、界面共格、原子间的相邻关系不变；化学成分不变。如马氏体转变，Fe,C都不扩散。（3）半扩散型：既有切变，又有扩散。如贝氏体转变，Fe切变，C扩散。9.1.2固态相变的特征1.相变阻力大固态相变时系统的自由能变化：△G＝V△Gv+S+V驱动力阻力界面能增加相变阻力大额外弹性应变能：比体积差固态相变扩散困难（新、旧相化学成分不同时）困难2.惯析面和位向关系新相与母相的界面为两种晶体的界面。根据匹配关系可分为：共格界面：错配度〈0.05界面能量低半共格界面：0.05〈错配度〈0.25非共格界面：错配度〉0.25界面能量最高新相晶核与母相之间存

4、在一定的晶体学位向关系新相习惯于在母相的一定晶面上形成新相沿特定的晶向在母相特定晶面上形成。惯习方向（母相）惯习面原因：沿应变能最小的方向和界面能最低的界面发展。3.晶体缺陷的影响点…缺陷类型线…晶格畸变自由能高，易获得面…更大的驱动力促进形核及相变。思考：晶粒细化对相变的影响？晶体缺陷对相变起促进作用。4.原子扩散的影响对于扩散型相变，随过冷度的增加，相变的驱动力增大，转变速度加快。但当过冷度增加到一定程度时，扩散成为决定性因素，再增大过冷度会使转变速度减慢，甚至原来高温转变被抑制，在更低温度下发生无扩散相变。5.过渡相固态相变阻力大，原

5、子扩散困难，尤其当转变温度较低，新、旧相成分相相差大时，难形成稳定相，往往形成一种协调性的中间转变产物——过渡相。母相较不稳定过渡相较稳定过渡相稳定相9.1.3固态相变时的形核核胚晶核均匀形核非均匀形核1.均匀形核2.非均匀形核（1）晶界形核结构混乱，降低易扩散、偏析，利于扩散相变新相/母相形成共格、半共格界面降低界面能新相生成处位错消失，能量释放，提高驱动力（2）位错形核……位错不消失，可作为半共格界面的形成部分易于发生偏聚（气团），有利于成分起伏易于扩散，有利于发生扩散型相变促进扩散（3）空位形核新相生成处空位消失，提供能量空位群可凝

6、结成位错（在过饱和固溶体的脱溶析出过程中，空位作用更明显。）（4）层错形核9.1.4新相的长大1.界面过程控制的新相长大（1）非热激活界面近程控制的新相长大（2）热激活界面过程控制的新相长大切变长大台阶式长大2扩散控制的新相长大（1）界面控制长大新相生成时无成分变化(有结构、有序度变化）u=exp(-Q/kT)[1-exp(-△Gv/kT)]（2）扩散控制长大新相生成时有成分变化u=dx/dt=(C/x)D/(C-C)9.1.5相变动力学1.形核率2.等温转变曲线9.2扩散型相变9.2.1调幅分解9.2.2过饱和固溶体的脱溶脱

7、溶：从过饱和固溶体内沉淀出稳定或亚稳定的沉淀相后，基体成为接近平衡浓度的转变。（一）脱溶的分类1、根据母相成分的变化分类（1）连续脱溶：随新相的形成，脱溶相附近母相的浓度较低，且由相界面向内母相的浓度逐步上升，母相的浓度梯度呈连续变化，成分连续平缓的由过饱和状态变化到饱和状态。新相的长大依靠远距离扩散。（2）不连续脱溶：脱溶相一旦形成，其周围一定距离内的母相立刻由过饱和状态变为饱和状态，并与原始成分的母相形成明显的分界面。新相的长大不需远程扩散。2、根据脱溶相与母相之间的界面性质分类（1）共格脱溶：当脱溶相与母相的晶体结构和点阵常数相近或反

8、应温度较低时，两相之间易保持共格。新相呈圆盘、片状或针状析出，以减少应变能。（2）非共格脱溶：新相呈等轴状析出，以减少界面能。3、根据脱溶相的分布状况分类（1）普遍脱溶：脱溶在整