内容发布更新时间 : 2024/11/7 18:39:25星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
第八章 相变
1、一级相变：相变时两相化学势相等，但化学势的一级偏微商不相等。发生一
级相变时有潜热和体积的变化；
二级相变：相变时两相化学势相等，其一阶偏微商也相等，但二阶偏微商不
相等。发生二级相变时无潜热和体积变化，只有热容量、膨胀系数和压缩系数的变化。
2、马氏体相变具有什么特征？它和成核－生成机理有何差别? 特征：
（1）母相与马氏体之间不改变结晶学方位关系（新相总是沿一定的结晶学面
形成，新相与母相之间有严格的取向关系）；
（2）相变时不发生扩散，是一种无扩散相变，马氏体在化学组成上与母体完
全相同； （3）转变速度极快；
（4）马氏体相变过程需要成核取动力，有开始温度和终了温度。 区别：
成核－生长过程中存在扩散相变，母相与晶相组成可相同可不同，转变速度较慢，无明显的开始和终了温度。
3、均匀成核：从均匀的单相熔体中产生晶核的过程，其成核几率处处相同。 非均匀成核：借助于表面、界面、微粒裂纹、器壁以及各种催化位置而形成晶核的过程。
4、当一种纯液体过冷到平衡凝固温度 （T0）以下时，固相与液相间的自由焓差越来越负。试证明在温度T0附近随温度变化的关系近似地为：
?GV??HV(T0?T)，式中?HV(?0)为凝固潜热。 T0?H，T 解：由热力学，?G??H?T?S，平衡时，?G??H?Tm?S?0,?S??H， Tm：Tm相变平衡温度；ΔH相变热，温度T时，系统处于不平衡状态，则 ?G??H?T?S?0，?G??H?TT?T?H?T??Hm??H，要使相变自发TmTmTm 进行，?G?0,则?H?T?0，对放热过程如结晶，凝聚ΔH<0则ΔT>0,Tm>0，Tm必须过冷；对吸热过程如蒸发，熔融ΔH>0，则ΔT<0，Tm>0，必须过热。 6、何谓均匀成核? 何谓不均匀成核? 晶核剂对熔体结晶过程的临界晶核半径r* 有何影响? 解：均匀成核——在均匀介质中进行，在整体介质中的核化可能性相同，与界面， 缺陷无关； 非均匀成核——在异相界面上进行，如容器壁，气泡界面或附着于外加物（杂 质或晶核剂），r*?2?LS，晶核剂降低?LS，因此r*下降。 ?GV7、如在液相中形成边长为 a 的立方体晶核时，求出“临界核胚”立方体边长 a* 和 ΔG*。为什么立方体的 ΔG*大于球形 ΔG*? 解：?Ga??GV??GS?a3?GV?6a2?LS, 4??a??LS?GV*??Ga?0，则3a2?GV?12a?LS?0，?a，而 16??LS3*?GV???Ga3(?GV)2*， 64?LS316?LS332?LS3，当形成体积相同的核时?Ga???GV?6?322?GV?GV?GV*（a?343，立方体表面积（6a3）>球形的表面积（4?r2），则?r,a?r） 3?G立方体*??G球体*，??Ga*??GV*。 8、如下图为晶核的半径r与?G间的关系，现有不同温度的三条曲线，请指出哪条温度最高? 哪条温度最低? 你的根据是什么？ 解：晶核的半径r相同时ΔG1>ΔG2>ΔG3， T1>T2>T3。 9、什么叫斯宾那多分解 ? 它和成核－生成机理有何差别 ? 解：斯宾纳多分解，是由于组成起伏引起的热力学上的不稳定性产生的，又称不 稳定分解。 两种相变机理的主要差别见下表： 成核 - 生长机理 温度不变时，第二相组成不随时间而改变 成核相与基质之间的界面始终是清楚的 平衡相的尺寸和位置存在着混乱倾向 第二相分离成孤立的球形颗粒 分相所需时间长，动力学障碍大 斯宾纳多机理 组成发生连续的变化，直至达到平衡为止 界面起初是很散乱的，最后才明显起来 相的尺寸和分布有一定的规律性 第二相分离成有高度连续性的非球形颗粒 分相所需时间极短，动力学障碍小 10、什么叫登山扩散 ? 为什么在散宾那多分解中能产生这种扩散，在成核－生 长相变中则不能 ? 解：登山扩散-负扩散，爬坡扩散，扩散的结果是增大浓度梯度。 11、在最后的形态中，成核－生长机理相变和斯宾那多相变都有可能形成三维连 贯的结构，在实验上能否区别是哪种机理？ 解：在后期是无法区分的。但观察整个相变过程的变化情况可以区分。对于成核 -生长机理的相变，在相分离早期，由于新相核的产生必须达到临界尺寸，因此在形态上就看不到同相之间的连接性，新相倾向于以球形析出。在相分离早期，系统出现孤立的分立颗粒。在中期，颗粒产生聚结，在后期，可能呈现高度的连续性。斯宾纳多分解可由微小的成分波动产生，在相变初期不必形成明显的新相界面，系统中各组分之间逆浓度梯度方向进行登山扩散，促进了组成的波动。因此，其分解产物组织没有固定的周期性，但存在着高度的连续性。这样，就可以用小角度x-ray散射方法研究相变组织，用场离子显微镜加原子探针技术研究早期斯宾纳多分解及有序化。还可以用电子显微镜对等温下相生长随时间变化进行观察。 12、（1）试证明均相成核临界状态下，新相界面能γ与单位体积中旧相和新相 之间的自由能差ΔGv有如下关系：γ=-r*/（2ΔGv）（晶胚为球形，r*为晶胚的临界半径） （2）相平衡图中的热力学平衡态是否包括了界面能？说明原因。 解：（1）单位体积中半径为r的晶胚数为n，则 4d(?G)4?G??r3?n??GV?4?r2?n?,???3r2?n??GV?8?r?n??0，得 3dr32?临界半径：r*??。 ?GV（2）略。