固態轉變是研究各種固體組織結構的形成及其穩定性的一門學科。研究內容主要包括下列幾個方面:
1.相變前后相的結構及相互關系,相變前后的晶體學取向關系;
2.宏觀材料相變產物的組織性能;
3.相變熱力學:研究相變發生的條件,其驅動力來源與大小,相變產物的相對穩定性。
4.相變動力學:研究相變的發生和發展,相變速度和停止過程,以及影響它們的因素。
5.相變機理:研究相變的方式和分類。由于機理不同,相變可以有許多方式:擴散型相變,無擴散型相變,塊型轉變,有序無序轉變,調幅(spinodal)分解等 。
術語概念
1.局部平衡:在相變過程中,兩個互相接觸的相的成分在相界面上將依照相圖互呈平衡,這種情況稱為局部平衡。
2.毛細管效應:毛細管效應指平衡相變參量隨界面曲率而變化的現象。例如,固態轉變中飽和濃度隨界面曲率增大而增大的現象,熔體生長系統的凝固點隨界面曲率增大而降低的現象,以及氣相生長系統的飽和蒸汽壓隨界面曲率增大而升高的現象。
3.界面控制長大:核心長大過程就是新相界面向母相遷動的過程。當新相和母相成分相同時,界面上母相一側的原子擺脫母相跨越界面依附到新相中,界面便向母相遷移而導致新相核心長大。這時長大只涉及界面的最近鄰的原子過程,不需要原子的長距離擴散,一般稱之為“界面控制長大”。例如純金屬的結晶和多型性轉變,固態轉變中的再結晶和晶粒長大、塊型轉變和馬氏體轉變等均為界面控制長大。界面過程的具體機制及難易程度取決于界面的結構以及溫度等外界條件。對于凝固相變,根據液/固界面結構的不同,晶核長大機制有連續長大(粗糙型界面)、二維形核和側向長大(光滑界面)、借助于晶體缺陷長大三種方式。對于固態轉變,根據界面兩側原子在界面推移過程中遷動的方式不同,界面過程可以分為熱激活和非熱激活(athermal)兩種。熱激活界面過程是在熱激活幫助下界面的推移靠單個原子隨機地獨立地跳越界面而進行(非隊列型轉變),界面推移速度對溫度非常敏感。非熱激活界面過程則是靠切變方式使整層母相原子轉變為新相(隊列型轉變)。
4.熱激活過程:由于原子的隨機熱運動,任何特定原子的能量會隨著時間而變化,偶爾原子的能量可以達到足夠大使其達到熱激活狀態,這個過程稱為熱激活過程。
5.異相漲落:指在母體中出現的時隱時現,時此時彼,時大時小,極不穩定的新相排列的小集團。
重點難點(感興趣的可自行查閱資料了解)
1.擴散性、無擴散性相變的一般規律;
2.固態相變時能量的變化以及形核功;
3.界面能和應變能對固態相變的影響;
4.脫溶機制:形核長大機制、調幅分解機制。
來源:cailiaokexue.com,作者:明軒。