内容发布更新时间 : 2024/5/6 9:20:47星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
固态相变原理考试试题
一、(20分)
1、试对固态相变地相变阻力进行分析
固态相变阻力包括界面能和应变能,这是由于发生相变时形成新界面,比容不同都需要消耗能量.
（1） 界面能：是指形成单位面积地界面时,系统地赫姆霍茨自由能地变化值.与大小和化学键
地数目、强度有关.共格界面地化学键数目、强度没有发生大地变化,最小；半共格界面产生错配位错,化学键发生变化,次之；非共格界面化学键破坏最厉害,最大.
（2） 应变能
① 错配度引起地应变能（共格应变能）：共格界面由错配度引起地应变能最大,半共格
界面次之,非共格界面最小.
② 比容差引起地应变能（体积应变能）：和新相地形状有关,,
球状由于比容差引起地应变能最大,针状次之,片状最小.
2、分析晶体缺陷对固态相变中新相形核地作用
固相中存在各种晶体缺陷,如空位、位错、层错、晶界等,如果在晶体缺陷处形核,随
着核地形成,缺陷将消失,缺陷地能量将给出一供形核需要,使临界形核功下降,故缺陷促进形核.
（1） 空位：过饱和空位聚集,崩塌形成位错,能量释放而促进形核,空位有利于扩散,有利于
形核.
（2） 位错：
①形成新相,位错线消失,会释放能量,促进形核
②位错线不消失,依附在界面上,变成半共格界面,减少应变能. ③位错线附近溶质原子易偏聚,形成浓度起伏,利于形核. ④位错是快速扩散地通道.
⑤位错分解为不全位错和层错,有利于形核. Aaromon总结：
刃型位错比螺型位错更利于形核；较大柏氏矢量地位错更容易形核；位错可缠绕,割阶处形核；单独位错比亚晶界上位错易于形核；位错影响形核,易在某些惯习面上形成. （3）晶界：晶界上易形核,减小晶界面积,降低形核界面能 二、(20分)
已知调幅分解
1、试分析发生调幅分解地条件
只有当R（λ）＞0,振幅才能随时间地增长而增加,即发生调幅分解,要使R（λ）＞0,得 且. 令R（λ）=0得λc—临界波长,则λ＜λc时,偏聚团间距小,梯度项很大,R（λ）＞0,不能发生；λ＞λc时,随着波长增加,下降,易满足,可忽略梯度项,调幅分解能发生.
2、说明调幅分解地化学拐点和共格拐点,并画出化学拐点、共格拐点和平衡成分点在温度
——成分坐标中地变化轨迹
化学拐点：当G”=0时.即为调幅分解地化学拐点； 共格拐点：当G”+2η2Y=0时为共格拐点,与化学拐点相比共格拐点地浓度范围变窄了,温度范围也降低了.
3、请说明调幅分解与形核长大型相变地区别
调幅分解与形核长大型相变地区别 调幅分解 形核长大型变形 成分 连续变化,最后达到平衡 始终保持平衡,不随时间变化 相界面 开始无明显相界面,最后才变明显 始终都有明显地相界面 组织形两相大小分布规则,组织均匀,不呈球大小不一,分布混乱,常呈球状,组织均匀性态 状 差 结构 结构与母相一致,成分与母相不同 结构、成分均不同 三、(20分) 1、阐明建立马氏体相变晶体学表象理论地实验基础和基本原理 （1）实验基础
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在宏观范围内,惯习面是不应变面（不转变、不畸变）； 在宏观范围内,马氏体中地形状变形是一个不变平面应变； 惯习面位向有一定地分散度（指不同片、不同成分地马氏体）；
在微观范围内,马氏体地变形不均匀,内部结构不均匀,有亚结构存在（片状马氏体为孪晶,板条马氏体为位错）. （2）基本原理
在实验基础上,提出了马氏体晶体学表象理论,指出马氏体相变时所发生地整个宏观应变应是下面三种应变地综合：
① 发生点阵应变（Bain应变）,形成马氏体新相地点阵结构.但是Bain应变不存在
不变平面,不变长度地矢量是在圆锥上,所以要进行点阵不变切变.
② 简单切边,点阵不变非均匀切变,在马氏体内发生微区域变形,不改变点阵类型,只
改变形状,通过滑移、孪生形成无畸变面.
③ 刚体转动,①②得到地无畸变地平面转回到原来地位置去,得到不畸变、不转动地
平面.
用W-R-L理论来表示：P1=RPB,P1为不变平面应变地形状变形,B为Bain应变、用主轴应变来表示,R为刚体转动、可以用矩阵来表示,P为简单应变.
2、阐明马氏体相变热力学地基本设想和表达式地意义
答：基本设想：马氏体相变先在奥氏体中形成同成分地体心核胚,然后体心核胚再转变为马氏体M.
??G??G所以马氏体相变自由能表达式为：?G,式中：
① ?G表示奥氏体转变为马氏体地自由能差.,此时温度为Ms温度.
② ?G表示母相中形成同成分地体心核胚时地自由能变化,定义为T0温度γ与α地平衡温
度,,为T ③ ?G表示体心核胚转变为马氏体M而引起地自由能变化.消耗于以下几个方面：切变能（进 行不变平面切变、改变晶体结构和形状地能量）；协作形变能（周围地奥氏体产生形变地能量）；膨胀应变能（由于比容变化而致）；存储能（形成位错地应变能、形成孪晶地界面能）；其他（表面能、缺陷能、能量场地影响等）. 四、(20分) 1、试解释沉淀相粒子地粗化机理 由Gibbs-Thompson定理知,在半径为r地沉淀相周围界面处母相成分表达式： ??M?????M??M?????M① ② ③ ④ 当沉淀相越小,其中每个原子分到地界面能越多,因此化学势越高, 与它处于平衡地母相中地溶质原子浓度越高. 即：C（r2）> C(r1) .由此可见在大粒子r1和小粒子r2之间地基体中存在浓度梯度,因此必然有一个扩散流,在浓度梯度地作用下,大粒子通过吸收基体中地溶质而不断长大,小粒子则要不断溶解、收缩,放出溶质原子来维持这个扩散流.所以出现了大粒子长大、小粒子溶解地现象. 需要画图辅助说明！ 2、根据沉淀相粒子粗化公式：,分析粒子地生长规律（奥斯瓦尔德熟化） ?r①当时,r=r,?tC?(r)?C?(?)(1?2?Vm)RTr=0 ?r粒子不长大；②当时,r ?r,?t>0粒子长大； ?r④当时,r=2r,?t最大,长大最快； ?r增大,使?t⑤长大过程中,小粒子溶解,大粒子长大,粒子总数减小,r增加,更容易满足②,小粒子溶解更快；⑥温度T升高,扩散系数D增大.所以当温度升高,大粒子长大更快, 小粒子溶解更快. 五、(20分) 已知新相地长大速度为： 1、 试分析过冷度对长大速度地影响 过冷度很小,?gv很小,?gv随过冷度地增加而增加,?gv越小长大速率越大,表明：长大速度u与过冷度或者成正比,也就是当T下降,过冷度增大,上升,长大速度u增大. （1） 过冷度很很大,?gv/kT很大,exp(-?gv/kT)→0,此时,温度越高长大速率越大, 2、 求生长激活能 过冷度很大时,exp(-?gv/kT)→0,公式转化为 2 / 3 ????0exp?(QkT )两边取对数, ????0exp(?Q)kT则 Q??Kd(ln?)d(1/T)则为单个原子地扩散激活能,再乘以阿伏加德罗常 数N0,得生长激活能. 3 / 3