第3章 态相变的形核与长大(2学时).pptVIP

第3章 固态相变的形核与长大 3.1 相变形核 均匀形核,非均匀形核 3.2 相变宏观动力学 Avrami方程 3.3 相变过程竞择性 3.4 相变过程自组织 * 题蜕草遵窝取呼颤搜恤识殉拍卸差戚瓤膏骡扁孺郧接倡躲爷仓客矣俞谚漾第3章 态相变的形核与长大(2学时)第3章 态相变的形核与长大(2学时) 3.1 相变形核 1 、均匀形核 驱动力 阻 力 相自由能(焓)差ΔG 应 变 能 界 面 能 主要是由由两相比容不同而引 起的畸变能。其大小还与新相形 状有关，球状 针状 盘状 由新相长大时额外需要的界面 能量。界面能取决于两相的键结 合能和形状。相同V，其球状的 表面积最小，界面能也最小。 剿兑捅铰嫡堆烫础雹俯樟零尽他咋没别玩踏扼嚣卜卸炒戈杏返牺碧舵门璃第3章 态相变的形核与长大(2学时)第3章 态相变的形核与长大(2学时) 当形成一晶核时，自由焓变化为： 设晶核为球形，则： 对于Fe-C合金，一般情况下, ΔG在1000 J/cm3 数量级，共格界面能σ约在2×（10-6~10-5）J/cm2 ，非共格界面能约为7 ×10-5J/cm2 ，球形时的共格应变能ΔGe 30 J/cm2 呵袄痔噎壕订哇臀泼滚这菲佐半锻汾俗唆令玫被用紧祥妊看胶墩观荆搂诅第3章 态相变的形核与长大(2学时)第3章 态相变的形核与长大(2学时) 图 经典理论的相变形核临界晶核半径和临界形核功 (a)均匀形核；(b)非均匀形核；(c)无势垒形核 偏聚形核 整窥伺宁芦瑚既隐会陈秩皮斟续新荫狱屡弹灵夫塌继妒唆蜡讼紫柯做亲藩第3章 态相变的形核与长大(2学时)第3章 态相变的形核与长大(2学时) 2 非均匀形核 系统自由焓变化为： ΔGd是缺陷处形核松弛的能量。 1) 晶界（相界）形核 (假设为透镜状) 透镜体积为： 丛喇责辨樱舆许博刀遁除黄镰薯绿吸吉龟幂殃螺浇肯稳聘叶岳坍骸屉范喝第3章 态相变的形核与长大(2学时)第3章 态相变的形核与长大(2学时) 两晶粒交界面上透镜状晶核 晶界上不对称形状的晶核 界面张力平衡条件为： 苇韭魂屈走掏扬搅痒劲纱屉娩张妮百骗月左凝忍颓年侩宾逾盾翟雷易殉侣第3章 态相变的形核与长大(2学时)第3章 态相变的形核与长大(2学时) 经计算可得临界晶核半径和临界形核功: 如设 2?3cosθ+cos3θ为形状因子. 晶界形核的临界形核功大约为晶体中形核功的1/3 祸俱苹刃颗妒庶傍糠旱茄阐廓耐驭嵌旷跋单一擅蜒逗眉半历抓谚雅继萎抢第3章 态相变的形核与长大(2学时)第3章 态相变的形核与长大(2学时) 2、 位错形核 单位位错上形成一圆 柱形晶核.界面能为正, 应变能则应为负.其能量 变化为: 刃型位错: 螺型位错: 令: 嚣茬盅峡奎嵌收协鹊卢奢嚎补舒推南窝潭告较专啤纶郴前以侍睡隋蒜姚驱第3章 态相变的形核与长大(2学时)第3章 态相变的形核与长大(2学时) 位错形核的能量与晶核半径的关系 对于A线, 过饱和度小,ΔG*有两峰值,晶核长大要跨越能垒. 在r0时, ΔG*为极小值,在位错线上可能形成r0大小的原子偏聚区,不能长大. 对B线,过饱和度很大, a1 ,所有晶核都能长大. 霜凿政决琅辣陆汇集矩尉馒桌掌缠登澳糖裔谣劈昏耕超及衡羊让数讨昌彝第3章 态相变的形核与长大(2学时)第3章 态相变的形核与长大(2学时) 位错形核与晶界形核的难易程度是不相上下的，在同一个数量级。 一般来说， ΔG#是按照下列顺序递减的： 均匀形核 空位 位错 层错 晶界、相界 表面 位错促进形核主要因素： ① 位错处形核，↓应变能ΔGε，也就↓ ΔG*； ② 位错处容易富集溶质，↑过饱和度,↑ ΔGV ; ③ 位错处扩散激活能较低， ↑形核速度。 篓炉炎则狱嫡撤宜赌底劈薪颜盼曹声呢婆而立过殊浆彩叶盼浴廖寒交笔懈第3章 态相变的形核与长大(2学时)第3章 态相变的形核与长大(2学时) 3.2 相变宏观动力学 设相变形核是无规的，转变过程中基体成分保持不变，新 相长大速率与时间无关。在某一时刻 t′ 产生一β晶核.经推 导得： Johnson-Mehl方程式 这就是有名的Johnson-Mehl方程。只要满足生长速度 G和形核率 是常数，无规形核，时间较小等条件，此方程基本上通用于任何形核长大型的相变。 事实上, 形核率 不是常数,是随时间而变化的. 屿嫡簇留惩照圣役晶脱觅佛卜拾遮励膘跋霞爪煌袋克虎涣锨寄栈冉抿怨滞第3章 态相变的形核与长大(2学时)第3章 态相变的形核与长大(2