固態(tài)相變office

1、固態(tài)(gti)相變固相相變的形核固態(tài)相變的晶體(jngt)成長(zhǎng)擴(kuò)散型相變無(wú)擴(kuò)散型相變共三十七頁(yè)固態(tài)(gti)相變的特點(diǎn)1 相變阻力大界面能增加額外彈性應(yīng)變能：比體積差 擴(kuò)散(kusn)困難（新、舊相化學(xué)成分不同時(shí)）固態(tài)相變困難 共三十七頁(yè)2 新相晶核與母相之間存在一定的晶體學(xué)位向關(guān)系 * 新相的某一晶面和晶向分別(fnbi)與母相的某一晶面、晶向平行。界面類型:共格,半共格和非共格;降低界面能,形成共格、半共格界面 位向關(guān)系 共三十七頁(yè)3 慣習(xí)現(xiàn)象 * 新相沿特定(tdng)的晶向在母相特定晶面上形成。 慣習(xí)方向 （母相） 慣習(xí)面 原因：沿應(yīng)變能最小的方向和界面能最低的界面發(fā)展。共三十七頁(yè) 4

2、 母相晶體缺陷促進(jìn)相變 缺陷類型(lixng):點(diǎn),線,面 晶格畸變、自由能高，促進(jìn)形核及相變。（思考：晶粒細(xì)化對(duì)相變的影響）共三十七頁(yè)5 易出現(xiàn)(chxin)過(guò)渡相 * 固態(tài)相變阻力大，直接轉(zhuǎn)變困難 協(xié)調(diào)性中間產(chǎn)物（過(guò)渡相）例 Fe3C +(3Fe+C) M +Fe3C共三十七頁(yè)固態(tài)(gti)相變中的形核-固相的相界面共格界面(jimin)（coherent interface)半共格界面(semicoherent interface)非共格界面(incoherent interface)共三十七頁(yè)界面(jimin)能-相變的阻力界面能的大小(dxio)主要與相界結(jié)構(gòu)有關(guān)共格界面能半共格界面

3、能非共格界面能錯(cuò)配度的大小影響相界面的結(jié)構(gòu)應(yīng)變能-相變的阻力共三十七頁(yè)應(yīng)變(yngbin)能-相變的阻力共格應(yīng)變能：由于形成共格界面時(shí)引起的彈性應(yīng)變所產(chǎn)生的應(yīng)變能共格應(yīng)變能大于非共格應(yīng)變能比體積應(yīng)變能與新舊相的比體積差和彈性模量以及新相的幾何尺寸(ch cun)有關(guān)非均勻形核的能量條件共三十七頁(yè)理解(lji)下面一段話在過(guò)冷度較小的情況下相變,臨界晶核尺寸較大,單位體積新相的界面小,界面能對(duì)相變阻力不起支配作用,可以形成非共格界面,若此時(shí)兩相比(xin b)體積差較大,則新相形成薄片狀以降低應(yīng)變能；如果比體積差較小,應(yīng)變能作用不大,則新相可以形成粒狀以降低界面能.過(guò)冷度小晶核臨界半徑大非共格形

4、核過(guò)冷度大晶核臨界半徑小-共格或半共格形核共三十七頁(yè)均勻(jnyn)形核形核的熱力學(xué)條件(tiojin)：使系統(tǒng)的G降低新相形核引起三方面能量的 變化：化學(xué)自由能V gv界面能： A 應(yīng)變能：V G s系統(tǒng)自由能總的變化： G= -VGv + A+V G s根據(jù)共格形核相變的驅(qū)動(dòng)力-化學(xué)自由能共三十七頁(yè)非均勻(jnyn)形核體系自由能的變化:G= -VGv + A+V G s- Gd晶界形核；晶界使形核變得容易進(jìn)行，特別是大角度晶界位錯(cuò)線上生核：可使位錯(cuò)消失，能量釋放，促進(jìn)形核位錯(cuò)形核與晶界形核的難易程度不相上下，利用塑性變形增加(zngji)晶體中的 位錯(cuò)密度便可減弱晶界形核的比重空位的作用

5、：增加了相變的驅(qū)動(dòng)力非共格形核共三十七頁(yè)Types of interfaceInterfacial energyNucleation processLocation of precipitatesNumber of precipitates per unit voluemCoherentIncreasingHomogeneousThroughout the matrix1018/cm3SemicoherentHeterogeneousMostly at dislocationsOrders of magnitude less than homogeneous nucleationNoncohe

6、rentHeterogeneousAt grain boudariesOrders of magnitude less than homogeneous nucleationThe relationship among interfacial energy, the nature of the nucleation process, and the precipitate共三十七頁(yè)固態(tài)(gti)相變的晶體成長(zhǎng)擴(kuò)散控制長(zhǎng)大(chn d)界面控制長(zhǎng)大共三十七頁(yè)新相長(zhǎng)大速度取決于溶質(zhì)原子的擴(kuò)散(kusn)在dt 時(shí)間內(nèi)相界移動(dòng)了dx 距離則：新相形成的體積速度和綜合(zngh)動(dòng)力學(xué)曲線擴(kuò)散控制長(zhǎng)大

7、-新舊兩相成分差別大共三十七頁(yè)X(Dt)1/2v x0 正比(zhngb)于過(guò)飽和度v (D/t) 1/2共三十七頁(yè)溫度對(duì)生長(zhǎng)速度(sd)的影響注意(zh y):冷卻轉(zhuǎn)變共三十七頁(yè)界面控制(kngzh)長(zhǎng)大共三十七頁(yè)擴(kuò)散(kusn)型相變-過(guò)飽和固溶體的分解Al-Cu合金(hjn)的淬火時(shí)效合金中的調(diào)幅分解共三十七頁(yè)過(guò)飽和固溶體的分解轉(zhuǎn)變中的幾個(gè)(j )概念沉淀硬化：在一定條件下(把材料有意識(shí)地在室溫或較高溫度下存放較長(zhǎng)時(shí)間），由過(guò)飽和固溶體中析出(xch)另一相而導(dǎo)致的硬化作用，也叫析出(xch)硬化、沉淀強(qiáng)化、脫溶分解或時(shí)效處理(自然時(shí)效和人工時(shí)效)固溶處理：把合金加熱到適當(dāng)?shù)臏囟炔⒈３殖?/p>

8、分的時(shí)間，使合金中某些組成物溶解到基體里去形成均勻的固溶體，然后將合金迅速冷卻使溶入的組成物留在基體內(nèi)成為過(guò)飽和固溶體，這樣可改善合金延展性和韌性，并為進(jìn)一步的沉淀硬化處理準(zhǔn)備條件固溶強(qiáng)化：由于形成固溶體而使基體強(qiáng)度增加的作用脫溶轉(zhuǎn)變受到重視首先是在鋁合金中共三十七頁(yè)Al-Cu合金(hjn)的淬火時(shí)效Al-Cu合金為例（1906年首先發(fā)現(xiàn)）時(shí)效的脫溶過(guò)程(guchng)按下列貫序進(jìn)行：0-1+GP區(qū)+2+-3+-4+共三十七頁(yè)脫溶序列(xli)GP區(qū)的模型：Cu原子在基體的100面上偏聚，成分為90%Cu，與基體保持共格關(guān)系(gun x),實(shí)質(zhì)乃是在鋁的晶體點(diǎn)陣中富集了銅的碟狀區(qū)正方晶型，成分

9、接近平衡相CuAI2，沿基體的100面形成，保持共格關(guān)系，且保持下列共格關(guān)系：100 /100 、（001） /（001） 。此相是平衡相，正方點(diǎn)陣，形成非共格界面正方點(diǎn)陣，成分與CuAI2相當(dāng)，與基體保持半共格的關(guān)系，呈片狀一個(gè)相是否能析出要看它有沒(méi)有驅(qū)動(dòng)力共三十七頁(yè)調(diào)幅(dio f)分解調(diào)幅分解：通過(guò)擴(kuò)散偏聚機(jī)制而不是生核長(zhǎng)大方式，由一種固溶體分解成結(jié)構(gòu)與母相相同而成分不同的兩種固溶體。特點(diǎn)：不需要激活能，一旦(ydn)開始分解，系統(tǒng)的自由能便下降，分解自發(fā)地進(jìn)行到底的固溶體分解，無(wú)須形核過(guò)程調(diào)幅分解的條件：成分在拐點(diǎn)內(nèi)和相變驅(qū)動(dòng)力大于界面能和應(yīng)變能調(diào)幅分解與生核長(zhǎng)大過(guò)程的比較共三十七頁(yè)調(diào)

10、幅分解與生核長(zhǎng)大(chn d)過(guò)程的比較調(diào)幅分解(fnji)是按擴(kuò)散-偏聚機(jī)制進(jìn)行的，是由擴(kuò)散控制的相變調(diào)幅分解為上坡擴(kuò)散，生核方式為下坡擴(kuò)散調(diào)幅組織：富溶質(zhì)區(qū)與貧溶質(zhì)區(qū)交替呈周期性分布，彌散度大，具有較高的屈服強(qiáng)度。共三十七頁(yè)附表2.6 調(diào)幅分解與形核、長(zhǎng)大脫溶方式(fngsh)的比較脫溶類型自由能成分曲線特點(diǎn)條 件形核特點(diǎn)界面特點(diǎn)擴(kuò)散方式轉(zhuǎn)變速率顆粒大小調(diào)幅分解凸自發(fā)漲落非形核寬泛上坡高數(shù)量多、顆粒小形核長(zhǎng)大凹過(guò)冷度及臨界形核功形核明晰下坡低顆粒大、數(shù)量少共三十七頁(yè)固態(tài)(gti)相變中幾個(gè)重要概念的修改奧氏體：鋼中的奧氏體是碳及各種化學(xué)元素溶入-Fe中形成的固溶體。珠光體：鋼共析分解的鐵素

11、體和碳化物的有機(jī)結(jié)合體,是整合組織,不是機(jī)械混合物.馬氏體:原子經(jīng)無(wú)需(wx)擴(kuò)散切變位移的不變平面應(yīng)變的晶格改組過(guò)程,得到的具有嚴(yán)格晶體學(xué)關(guān)系和慣習(xí)面的,形成相中伴生極高密度位錯(cuò)、層錯(cuò)或精細(xì)孿晶等晶體缺陷的整合組織。共三十七頁(yè)無(wú)擴(kuò)散(kusn)相變無(wú)擴(kuò)散相變的例子馬氏體相變特點(diǎn)什么(shn me)是馬氏體？什么(shn me)是鋼中的馬氏體？如何得到鋼中馬氏體組織？廣義的馬氏體？馬氏體相變的特點(diǎn)共三十七頁(yè)馬氏體相變的特點(diǎn)(tdin)無(wú)擴(kuò)散性低溫發(fā)生并非完全(wnqun)無(wú)擴(kuò)散發(fā)生以切變?yōu)橹鞯木鶆螯c(diǎn)陣的變形存在一個(gè)無(wú)畸平面馬氏體內(nèi)有滑移和孿生變形馬氏體轉(zhuǎn)變?nèi)绾芜M(jìn)行的？共三十七頁(yè)發(fā)生以切變(qi

12、 bin)為主的均勻點(diǎn)陣的變形畸變以切變?yōu)橹魇軕?yīng)變能控制伴隨體積的膨脹(png zhng)馬氏體又硬有脆（組織應(yīng)力和溫度應(yīng)力）馬氏體相變的特點(diǎn)共三十七頁(yè)存在(cnzi)一個(gè)無(wú)畸平面存在一個(gè)不變平面(pngmin)（以切變?yōu)橹鳎┳C明是該平面是無(wú)畸的（共格或半共格），稱慣習(xí)面不變平面應(yīng)變:以慣習(xí)面為基準(zhǔn)來(lái)表示的應(yīng)變馬氏體相變的特點(diǎn)共三十七頁(yè)馬氏體內(nèi)有滑移(hu y)和孿生變形不變平面應(yīng)變點(diǎn)陣不變形變方式：滑移和孿生目的：降低應(yīng)變能實(shí)驗(yàn)(shyn)驗(yàn)證：位錯(cuò)密度極高，孿晶馬氏體相變的特點(diǎn)共三十七頁(yè)馬氏體轉(zhuǎn)變(zhunbin)如何進(jìn)行的？晶體學(xué)問(wèn)題馬氏體是體心正方(zhngfng)結(jié)構(gòu)鋼中馬氏體轉(zhuǎn)變各

13、種轉(zhuǎn)變模型共三十七頁(yè)Cohen教授提出：馬氏體相變可能是自然界中最為神奇(shnq)美妙的過(guò)程之一。型，以及多次切變模型到世紀(jì)末就馬氏體相變機(jī)制已經(jīng)提出(t ch)余種模型，但均不成熟共三十七頁(yè)馬氏體判斷(pndun)的判據(jù)不變平面(pngmin)應(yīng)變無(wú)需擴(kuò)散性相變伴生極高密度的晶體缺陷：孿晶、位錯(cuò)、層錯(cuò)等亞結(jié)構(gòu)。馬氏體相變的主要特征：無(wú)需擴(kuò)散性不變平面應(yīng)變以非簡(jiǎn)單指數(shù)晶面為不變平面，既存在慣習(xí)面相變伴生大量亞結(jié)構(gòu)。共三十七頁(yè)馬氏體的形態(tài)(xngti)與性能板條狀馬氏體：體心立方。C%6%, 高碳馬氏體、孿晶馬氏體、低溫(dwn)馬氏體慣習(xí)面為（）or（）刀具材料共三十七頁(yè)問(wèn)題(wnt)1分析固態(tài)相變的阻力。2分析位錯(cuò)促進(jìn)形核的主要原因。6連續(xù)脫溶和不連續(xù)脫溶有何區(qū)別?試述不連續(xù)脫溶的主要特征?7試述Al-Cu合金的脫溶系列。為什么脫溶過(guò)程會(huì)出現(xiàn)過(guò)渡相?時(shí)效的實(shí)質(zhì)(shzh)是什么?8指出調(diào)幅分解的特征，它與形核、長(zhǎng)大脫溶方式有何不同?9試說(shuō)明脫溶相聚集長(zhǎng)大過(guò)程中，為什么總是以小球溶解、大球增大方式長(zhǎng)大。11.試述無(wú)擴(kuò)散型相變有何特點(diǎn)。共三十七頁(yè)內(nèi)容摘要固態(tài)相變。* 新相的某一晶面和晶向分別與母相的某一晶面、晶向平行。過(guò)冷度小晶核臨界半徑大非共格形核。晶界使形核變得容易進(jìn)行，特別是大角度晶界。調(diào)幅分解：通過(guò)擴(kuò)散偏聚機(jī)制而不是生核長(zhǎng)大方式，