材料科学基础固态相变.pptVIP

第1页，共34页，星期日，2025年，2月5日第8章固态相变机电工程学院严芳芳第2页，共34页，星期日，2025年，2月5日固态相变——温度、压力、电场、磁场组织结构转变为另一种组织结构第3页，共34页，星期日，2025年，2月5日三种变化1.晶体结构2.化学成分3.有序度材料学习惯上分为：1.扩散型2.非扩散型第4页，共34页，星期日，2025年，2月5日驱动力：新相和母相的自由能差；过程：形核和核长大。第一节固态相变的特点第5页，共34页，星期日，2025年，2月5日相变阻力大界面能增加额外弹性应变能固态相变扩散困难（新、旧相化学成分不同时）原子做弹性位移所需要的能量化学键的数量和强度、化学成分界面能化学能：应变能：第6页，共34页，星期日，2025年，2月5日一固态相变的特点1.相界面共格界面半共格界面非共格界面第7页，共34页，星期日，2025年，2月5日共格界面：弹性应变能大，界面能最小半共格界面：居中非共格界面：弹性应变能小，界面能最大第8页，共34页，星期日，2025年，2月5日2.位向关系——减小界面能：低指数，原子密度大，匹配较佳的晶面互相平行。非共格界面没有确定位向关系。第9页，共34页，星期日，2025年，2月5日3.惯习现象*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。第10页，共34页，星期日，2025年，2月5日4母相晶体缺陷促进相变点…缺陷类型线…晶格畸变、自由能高，促进形核及相变。面…第11页，共34页，星期日，2025年，2月5日5易出现过渡相*固态相变阻力大，直接转变困难协调性中间产物（过渡相）??＋Fe3C?+(3Fe+C)例?M?+Fe3C第12页，共34页，星期日，2025年，2月5日6.应变能比体积差应变能：盘状＜针状＜球状相变阻力：界面能和应变能。共格和半共格：应变能非共格：界面能第13页，共34页，星期日，2025年，2月5日第14页，共34页，星期日，2025年，2月5日二固态相变的分类

1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。）第15页，共34页，星期日，2025年，2月5日2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。第16页，共34页，星期日，2025年，2月5日二固态相变的分类3按热力学函数变化分类（1）一级相变：相变时两相的化学位相等，而化学位对温度及压力的一阶偏微分（－S,V）不等的相变。伴随潜热的释放和体积的改变。如蒸发、升华、熔化以及大多数固态晶型转变属于此类。（2）二级相变：相变时两相的化学位相等，化学位的一阶偏微分也相等，但二阶偏微分不相等的相变。没有相变潜热和体积改变，有比容、压缩系数、膨胀系数变化，如磁性转变、有序－无序转变、超导转变等属于此类。第17页，共34页，星期日，2025年，2月5日三常见固态相变类型?相变名称相变特征同素异构转变同一种元素通过形核与长大发生晶体结构的变化多型性转变