固态相变office

1、固态(gti)相变固相相变的形核固态相变的晶体(jngt)成长扩散型相变无扩散型相变共三十七页固态(gti)相变的特点1 相变阻力大界面能增加额外弹性应变能：比体积差 扩散(kusn)困难（新、旧相化学成分不同时）固态相变困难 共三十七页2 新相晶核与母相之间存在一定的晶体学位向关系 * 新相的某一晶面和晶向分别(fnbi)与母相的某一晶面、晶向平行。界面类型:共格,半共格和非共格;降低界面能,形成共格、半共格界面 位向关系 共三十七页3 惯习现象 * 新相沿特定(tdng)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。共三十七页 4

2、 母相晶体缺陷促进相变 缺陷类型(lixng):点,线,面 晶格畸变、自由能高，促进形核及相变。（思考：晶粒细化对相变的影响）共三十七页5 易出现(chxin)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）例 Fe3C +(3Fe+C) M +Fe3C共三十七页固态(gti)相变中的形核-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)共三十七页界面(jimin)能-相变的阻力界面能的大小(dxio)主要与相界结构有关共格界面能半共格界面

3、能非共格界面能错配度的大小影响相界面的结构应变能-相变的阻力共三十七页应变(yngbin)能-相变的阻力共格应变能：由于形成共格界面时引起的弹性应变所产生的应变能共格应变能大于非共格应变能比体积应变能与新旧相的比体积差和弹性模量以及新相的几何尺寸(ch cun)有关非均匀形核的能量条件共三十七页理解(lji)下面一段话在过冷度较小的情况下相变,临界晶核尺寸较大,单位体积新相的界面小,界面能对相变阻力不起支配作用,可以形成非共格界面,若此时两相比(xin b)体积差较大,则新相形成薄片状以降低应变能；如果比体积差较小,应变能作用不大,则新相可以形成粒状以降低界面能.过冷度小晶核临界半径大非共格形

4、核过冷度大晶核临界半径小-共格或半共格形核共三十七页均匀(jnyn)形核形核的热力学条件(tiojin)：使系统的G降低新相形核引起三方面能量的 变化：化学自由能V gv界面能： A 应变能：V G s系统自由能总的变化： G= -VGv + A+V G s根据共格形核相变的驱动力-化学自由能共三十七页非均匀(jnyn)形核体系自由能的变化:G= -VGv + A+V G s- Gd晶界形核；晶界使形核变得容易进行，特别是大角度晶界位错线上生核：可使位错消失，能量释放，促进形核位错形核与晶界形核的难易程度不相上下，利用塑性变形增加(zngji)晶体中的 位错密度便可减弱晶界形核的比重空位的作用

5、：增加了相变的驱动力非共格形核共三十七页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共三十七页固态(gti)相变的晶体成长扩散控制长大(chn d)界面控制长大共三十七页新相长大速度取决于溶质原子的扩散(kusn)在dt 时间内相界移动了dx 距离则：新相形成的体积速度和综合(zngh)动力学曲线扩散控制长大

7、-新旧两相成分差别大共三十七页X(Dt)1/2v x0 正比(zhngb)于过饱和度v (D/t) 1/2共三十七页温度对生长速度(sd)的影响注意(zh y):冷却转变共三十七页界面控制(kngzh)长大共三十七页扩散(kusn)型相变-过饱和固溶体的分解Al-Cu合金(hjn)的淬火时效合金中的调幅分解共三十七页过饱和固溶体的分解转变中的几个(j )概念沉淀硬化：在一定条件下(把材料有意识地在室温或较高温度下存放较长时间），由过饱和固溶体中析出(xch)另一相而导致的硬化作用，也叫析出(xch)硬化、沉淀强化、脱溶分解或时效处理(自然时效和人工时效)固溶处理：把合金加热到适当的温度并保持充

8、分的时间，使合金中某些组成物溶解到基体里去形成均匀的固溶体，然后将合金迅速冷却使溶入的组成物留在基体内成为过饱和固溶体，这样可改善合金延展性和韧性，并为进一步的沉淀硬化处理准备条件固溶强化：由于形成固溶体而使基体强度增加的作用脱溶转变受到重视首先是在铝合金中共三十七页Al-Cu合金(hjn)的淬火时效Al-Cu合金为例（1906年首先发现）时效的脱溶过程(guchng)按下列贯序进行：0-1+GP区+2+-3+-4+共三十七页脱溶序列(xli)GP区的模型：Cu原子在基体的100面上偏聚，成分为90%Cu，与基体保持共格关系(gun x),实质乃是在铝的晶体点阵中富集了铜的碟状区正方晶型，成分

9、接近平衡相CuAI2，沿基体的100面形成，保持共格关系，且保持下列共格关系：100 /100 、（001） /（001） 。此相是平衡相，正方点阵，形成非共格界面正方点阵，成分与CuAI2相当，与基体保持半共格的关系，呈片状一个相是否能析出要看它有没有驱动力共三十七页调幅(dio f)分解调幅分解：通过扩散偏聚机制而不是生核长大方式，由一种固溶体分解成结构与母相相同而成分不同的两种固溶体。特点：不需要激活能，一旦(ydn)开始分解，系统的自由能便下降，分解自发地进行到底的固溶体分解，无须形核过程调幅分解的条件：成分在拐点内和相变驱动力大于界面能和应变能调幅分解与生核长大过程的比较共三十七页调

10、幅分解与生核长大(chn d)过程的比较调幅分解(fnji)是按扩散-偏聚机制进行的，是由扩散控制的相变调幅分解为上坡扩散，生核方式为下坡扩散调幅组织：富溶质区与贫溶质区交替呈周期性分布，弥散度大，具有较高的屈服强度。共三十七页附表2.6 调幅分解与形核、长大脱溶方式(fngsh)的比较脱溶类型自由能成分曲线特点条 件形核特点界面特点扩散方式转变速率颗粒大小调幅分解凸自发涨落非形核宽泛上坡高数量多、颗粒小形核长大凹过冷度及临界形核功形核明晰下坡低颗粒大、数量少共三十七页固态(gti)相变中几个重要概念的修改奥氏体：钢中的奥氏体是碳及各种化学元素溶入-Fe中形成的固溶体。珠光体：钢共析分解的铁素

11、体和碳化物的有机结合体,是整合组织,不是机械混合物.马氏体:原子经无需(wx)扩散切变位移的不变平面应变的晶格改组过程,得到的具有严格晶体学关系和惯习面的,形成相中伴生极高密度位错、层错或精细孪晶等晶体缺陷的整合组织。共三十七页无扩散(kusn)相变无扩散相变的例子马氏体相变特点什么(shn me)是马氏体？什么(shn me)是钢中的马氏体？如何得到钢中马氏体组织？广义的马氏体？马氏体相变的特点共三十七页马氏体相变的特点(tdin)无扩散性低温发生并非完全(wnqun)无扩散发生以切变为主的均匀点阵的变形存在一个无畸平面马氏体内有滑移和孪生变形马氏体转变如何进行的？共三十七页发生以切变(qi

12、 bin)为主的均匀点阵的变形畸变以切变为主受应变能控制伴随体积的膨胀(png zhng)马氏体又硬有脆（组织应力和温度应力）马氏体相变的特点共三十七页存在(cnzi)一个无畸平面存在一个不变平面(pngmin)（以切变为主）证明是该平面是无畸的（共格或半共格），称惯习面不变平面应变:以惯习面为基准来表示的应变马氏体相变的特点共三十七页马氏体内有滑移(hu y)和孪生变形不变平面应变点阵不变形变方式：滑移和孪生目的：降低应变能实验(shyn)验证：位错密度极高，孪晶马氏体相变的特点共三十七页马氏体转变(zhunbin)如何进行的？晶体学问题马氏体是体心正方(zhngfng)结构钢中马氏体转变各

13、种转变模型共三十七页Cohen教授提出：马氏体相变可能是自然界中最为神奇(shnq)美妙的过程之一。型，以及多次切变模型到世纪末就马氏体相变机制已经提出(t ch)余种模型，但均不成熟共三十七页马氏体判断(pndun)的判据不变平面(pngmin)应变无需扩散性相变伴生极高密度的晶体缺陷：孪晶、位错、层错等亚结构。马氏体相变的主要特征：无需扩散性不变平面应变以非简单指数晶面为不变平面，既存在惯习面相变伴生大量亚结构。共三十七页马氏体的形态(xngti)与性能板条状马氏体：体心立方。C%6%, 高碳马氏体、孪晶马氏体、低温(dwn)马氏体惯习面为（）or（）刀具材料共三十七页问题(wnt)1分析固态相变的阻力。2分析位错促进形核的主要原因。6连续脱溶和不连续脱溶有何区别?试述不连续脱溶的主要特征?7试述Al-Cu合金的脱溶系列。为什么脱溶过程会出现过渡相?时效的实质(shzh)是什么?8指出调幅分解的特征，它与形核、长大脱溶方式有何不同?9试说明脱溶相聚集长大过程中，为什么总是以小球溶解、大球增大方式长大。11.试述无扩散型相变有何特点。共三十七页内容摘要固态相变。* 新相的某一晶面和晶向分别与母相的某一晶面、晶向平行。过冷度小晶核临界半径大非共格形核。晶界使形核变得容易进行，特别是大角度晶界。调幅分解：通过扩散偏聚机制而不是生核长大方式，