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1 材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 第六章 相变结构学第六章 相变结构学 重构与位移相变重构与位移相变 2 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 相变结构学相变结构学相变结构学相变结构学 重构相变重构相变重构相变重构相变位移相变位移相变位移相变位移相变 重构与位移重构与位移重构与位移重构与位移 相变的比较相变的比较相变的比较相变的比较 分类分类分类分类 3 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 化学键破坏化学键破坏化学键破坏化学键破坏原子原子原子原子 脱离母相进入新相脱离母相进入新相脱离母相进入新相脱离母相进入新相 ，形成新相，形成新相，形成新相，形成新相 重构与位移相变的比较重构与位移相变的比较重构与位移相变的比较重构与位移相变的比较 根据原子间化学键是否破坏与转变方式的关系根据原子间化学键是否破坏与转变方式的关系根据原子间化学键是否破坏与转变方式的关系根据原子间化学键是否破坏与转变方式的关系 重构相变重构相变重构相变重构相变 化学键不破坏化学键不破坏化学键不破坏化学键不破坏母相母相母相母相 的晶轴或夹角变化，的晶轴或夹角变化，的晶轴或夹角变化，的晶轴或夹角变化， 形成新相。形成新相。形成新相。形成新相。 位移相变位移相变位移相变位移相变 4 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 分类分类分类分类 长扩散长扩散长扩散长扩散，元，元，元，元 素重布，大素重布，大素重布，大素重布，大 多数相变多数相变多数相变多数相变 第一类第一类第一类第一类晶晶晶晶 轴变化轴变化轴变化轴变化 位移为主，位移为主，位移为主，位移为主， 少量畸变，少量畸变，少量畸变，少量畸变， 陶瓷陶瓷陶瓷陶瓷 短扩散短扩散短扩散短扩散，原，原，原，原 子穿越相界子穿越相界子穿越相界子穿越相界 ，块型相变，块型相变，块型相变，块型相变 畸变为主，畸变为主，畸变为主，畸变为主， 少量位移，少量位移，少量位移，少量位移， 多数金属多数金属多数金属多数金属 第二类第二类第二类第二类夹夹夹夹 角变化角变化角变化角变化 新母相成分新母相成分新母相成分新母相成分 相同相同相同相同 新母相成分新母相成分新母相成分新母相成分 不同不同不同不同 重构相变重构相变重构相变重构相变位移相变位移相变位移相变位移相变 5 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 位移式晶型转 变仅二级配 位发生变化 位移式晶型转 变仅二级配 位发生变化 重构式晶型转 变一级配位 发生变化 重构式晶型转 变一级配位 发生变化 重构式与位移式晶型转变重构式与位移式晶型转变 6 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 7 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 脱溶脱溶脱溶脱溶 簇聚簇聚簇聚簇聚 等成分等成分等成分等成分 有序化有序化有序化有序化 相内短相内短相内短相内短 扩散扩散扩散扩散 先共析与先共析与先共析与先共析与 共析共析共析共析 溶质相内长扩散溶质相内长扩散溶质相内长扩散溶质相内长扩散 块型块型块型块型 相变相变相变相变 穿越穿越穿越穿越 相界相界相界相界 有成分变化有成分变化有成分变化有成分变化 的有序化的有序化的有序化的有序化 典型的重构相变典型的重构相变典型的重构相变典型的重构相变 溶质长扩散新母相成分不同溶质长扩散新母相成分不同溶质长扩散新母相成分不同溶质长扩散新母相成分不同溶质短扩散溶质短扩散 溶质短扩散溶质短扩散 新新新新 母相成分相同母相成分相同母相成分相同母相成分相同 8 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 先共析相的先共析相的先共析相的先共析相的 冷速增大冷速增大冷速增大冷速增大 新母相成分相同新母相成分相同新母相成分相同新母相成分相同 非扩散，非扩散，非扩散，非扩散，原子位移原子位移原子位移原子位移 小于一个原子间距小于一个原子间距小于一个原子间距小于一个原子间距 位移相变位移相变位移相变位移相变 先共析先共析先共析先共析块型相变块型相变块型相变块型相变 马氏体马氏体马氏体马氏体 短扩散短扩散短扩散短扩散，，，， 溶质溶质溶质溶质穿越穿越穿越穿越 相界相界相界相界 长扩散长扩散长扩散长扩散，，，， 溶质相内溶质相内溶质相内溶质相内 长扩散长扩散长扩散长扩散 重构相变重构相变重构相变重构相变 新母相成新母相成新母相成新母相成 分相同分相同分相同分相同 新母相成新母相成新母相成新母相成 分不同分不同分不同分不同 9 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 实现晶格类型转变连续实现晶格类型转变连续实现晶格类型转变连续实现晶格类型转变连续 位移相变位移相变位移相变位移相变 母相晶格发生小于原子间距的位移母相晶格发生小于原子间距的位移母相晶格发生小于原子间距的位移母相晶格发生小于原子间距的位移 形成新相形成新相形成新相形成新相 10 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 相变过程化学相变过程化学相变过程化学相变过程化学 键不破坏键不破坏键不破坏键不破坏 相变经历相变经历相变经历相变经历 的势垒小的势垒小的势垒小的势垒小 、潜热小、潜热小、潜热小、潜热小 相变速度相变速度相变速度相变速度 高高高高 新母相有明确新母相有明确新母相有明确新母相有明确 的晶体学关系的晶体学关系的晶体学关系的晶体学关系 相变畸变相变畸变相变畸变相变畸变 能大能大能大能大 移动距离小于移动距离小于移动距离小于移动距离小于 一个原子间距一个原子间距一个原子间距一个原子间距 相变过程近邻相变过程近邻相变过程近邻相变过程近邻 原子的拓扑关原子的拓扑关原子的拓扑关原子的拓扑关 系不变系不变系不变系不变 整体规整体规整体规整体规 则方式则方式则方式则方式 移动移动移动移动 11 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 按原子的迁动程度分类按原子的迁动程度分类 扩散型相变（属于重构相变）扩散型相变（属于重构相变）－相变过程受控于 原子（或离子）的扩散，即相变的速度取决于原 子的扩散速度。 －相变过程受控于 原子（或离子）的扩散，即相变的速度取决于原 子的扩散速度。 无扩散型相变（属于位移相变）无扩散型相变（属于位移相变）－相变过程不存 在原子（或离子）的扩散，或虽存在扩散，但不 是相变所必需的，或不是相变的主要过程。 －相变过程不存 在原子（或离子）的扩散，或虽存在扩散，但不 是相变所必需的，或不是相变的主要过程。 12 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 SiOSiO2 2的压力、温度相图的压力、温度相图 实线热力学稳 定态 实线热力学稳 定态 虚线热力学介 稳态 虚线热力学介 稳态 α相之间为一级 相变 α相之间为一级 相变 α相与β相， β相 与γ相之间为二级 相变 α相与β相， β相 与γ相之间为二级 相变 13 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 SiOSiO2 2的晶型转变的晶型转变 14 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 晶型转变的体积效应晶型转变的体积效应 克-克方程克-克方程 ΔH0从低温向高温的摩尔晶型转变热；ΔH0从低温向高温的摩尔晶型转变热； ΔV0热膨胀； ΔV0热膨胀； ΔV0; 热收缩. VT H dt dp Δ Δ 重构式转变重构式转变温度/K温度/K体积效应 / 体积效应 / 位移式转变位移式转变温度 /K 温度 /K 体积效 应/ 体积效 应/ α-石英 α-鳞石英 127316.0β-石英α-石英8460 .82 α-石英α-方 石英 127315 .4γ-鳞石英β-鳞石 英 3900 .2 α-石英石英 玻璃 127315 .5β-鳞石英 α-鳞石英 4360 .2 石英玻璃 α-方石英 1273-0 .9β-方石英 α-方石英 4232 .8 α-石英 α-鳞石英 127316.0β-石英α-石英8460 .82 α-石英α-方 石英 127315 .4γ-鳞石英β-鳞石 英 3900 .2 α-石英石英 玻璃 127315 .5β-鳞石英 α-鳞石英 4360 .2 石英玻璃 α-方石英 1273-0 .9β-方石英 α-方石英 4232 .8 15 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 请在SiO请在SiO2 2系统相图中，分别找出2 个可逆晶型转变和2个不可逆晶型转 变的例子。 系统相图中，分别找出2 个可逆晶型转变和2个不可逆晶型转 变的例子。 SiOSiO2 2压力、温度相图的分析压力、温度相图的分析 16 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 引用声明引用声明 本课件的基本内容引用国内外学者的专著、 教材、论文、课件、报告等，没有逐一注释，向 相关学者表示感谢。同时，请课件学习者注意， 十分谨慎使用引用声明而不逐一注释的方式。 本课件的基本内容引用国内外学者的专著、 教材、论文、课件、报告等，没有逐一注释，向 相关学者表示感谢。同时，请课件学习者注意， 十分谨慎使用引用声明而不逐一注释的方式。 陈铮陈铮 17 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 谢谢大家 谢谢大家 ----Thanks for your attention
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