第000七次---材料热力学_相变热力学.ppt

* 6.4 析出相的表面张力效应 附加压力带来的溶解度的变化: 如果基体α固溶体为正规溶体， Gibbs-Thomson公式：析出相尺寸一表面张力一固溶体溶解度变化 之间的关系。 * 6.4 析出相的表面张力效应 若基体α为理想溶体： 固溶体溶解度与析出物尺寸关系的积分形式： * 析出相的颗粒越小，析出相界面上与析出相平衡的固溶体中的溶质浓度越大。 6.4 析出相的表面张力效应 析出相在固溶体中的溶解度因析出相粒子的大小不同而异。 与α相平衡的β析出相的曲率半径为r时，B组元在α相中固溶度的变化。 如果组元两相均为稀溶体，由于 * 6.5 晶间偏析 合金结构钢回火脆性的本质: 微量P和As在原奥氏体晶界的偏聚 陶瓷材料中Y2O3的晶界偏聚或净化 微量B、C、N在Fe的晶界的偏析 不锈钢的晶间腐蚀 功能陶瓷、碳化硅陶瓷以及氮化硅陶瓷的界面相设计等 晶间偏析不是偶然产生的缺陷，其本质是一种热力学平衡状态。 晶间偏析(Grain boundary segregation)是研究分析很多材料问题的基础。 * 6.5 晶间偏析 晶间偏析作为相平衡来研究时，有如下两点基本假设： 把晶界的存在看成是“晶界相(Grain boundary phase)”与“晶内相(Grain inner phase)”的平衡； 达到平衡态时，晶界相中的原子数保持一定。 在某A-B 二元系中，若固溶体α是一种晶粒组织，则可以把α相看做是晶内相，而晶界是有一定厚度的晶界相b。在平衡状态下，应该有： 当有dnA个A原子由α进入b时，必有dnA个B原子由b进入α 。 * 6.5 晶间偏析 此时两个相的自由能变化为: 晶界相与晶内相平衡时的特殊条件，也称为平行线法则(Parallel rule)。 * 6.5 晶间偏析 平行线法则(Parallel rule)： 方法： 过固溶体成分的自由能点作自由能曲线的切线； 再作此切线的平行线，使之与晶界相的自由能曲线相切，此切点成分就是晶界相的成分。 当已知固溶体成分时，可以通过平行线法则，求出晶界相成分。 晶内相与晶界相之间满足： 原因： 晶界的曲率半径小，承受附加压力大 * 6.5 晶间偏析 若晶界相和晶内相均为正规溶体： * 6.5 晶间偏析 若晶界相和晶内相均为稀溶体，则： 两个纯组元的摩尔晶界能： * 6.5 晶间偏析 影响晶界偏聚的因素： * 6.6 固溶体的磁性转变自由能 特点: 可以将磁性转变自由能部分从摩尔自由能整体中分离出来，方便了热力学计算。 以具有磁性转变元素(Fe、Co、Ni等)为溶剂的固溶体仍具有磁性转变。 因溶质种类和数量的不同，磁性转变有不同程度的弱化。 描述固溶体磁性转变的模型很多 热容模拟模型： Zener-HiIlert-Nishizawa方法 Fe-M固溶体 * 6.6 固溶体的磁性转变自由能 Fe-M固溶体 顺磁态自由能可以用正规溶体近似或亚正规溶体近似来描述： 磁性转变自由能： * 第6章 相变热力学 6.1 相变分类 6.2 新相的形成和形核驱动力 6.3 第二相析出的相变驱动力 6.4 析出相的表面张力效应 6.5 晶间偏析 6.6 固溶体的磁性转变自由能 6.7 有序-无序转变自由能 6.8 二级相变对相平衡的影响 * Phase Transformation Melt Melt Crystal Lowering Temp. 在均匀单相内, 或在几个混合相中，出现了不同成分或不同结构（包括原子、离子或电子位置位向的改变）、不同组织形态或不同性质的相。 相变： 第6章 相变热力学 * 6.1 相变分类 (1)按热力学分类 相变种类繁多,可按不同方式分类： 一级相变 二级相变 (2)按相变方式分类 不连续相变 连续相变 (3)按原子迁移特征分类 扩散型相变 无扩散型相变 * 一级相变（First-order phase transformations） 将化学位的一阶偏微分在相变过程中发生突变的相变称为一级相变。金属中大多数相变为一级相变。 6.2 相变分类(按热力学分类) * 表现：体积和熵(焓)的突变 一级相变（First-order phase transformations） * 二级相变（Second order phase transitions） 在相变过程中，化学势的二阶偏微分在相变过程中发生突变的相变称为二级相变。属于二级相变的有： 铁磁-顺磁转变(Ferromagnetic-paramagnetic transition) Fe、Ni、Co及其合金，各种铁氧体，Mn-Al合物，稀土-过渡族元素化合物等 反铁磁(Anti-ferromagnetic)-顺磁转