2016-北京科技大學(xué)-研究生固態(tài)轉(zhuǎn)變考題

1、2016北京科技大學(xué)研究生固態(tài)轉(zhuǎn)變考題及部分答案從自由能成分曲線，相界面，原子擴(kuò)散方式，新相的成分和結(jié)構(gòu)狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)力，形核的方式，顯微組織區(qū)分調(diào)幅分解和形核長(zhǎng)大型相變。？調(diào)幅分解形核長(zhǎng)大型變形成分連續(xù)變化，最后達(dá)到平衡新相始終保持平衡成分，不隨時(shí)間變化相界面開(kāi)始無(wú)明顯相界面，最后才變明顯始終都有明顯的相界面組織形態(tài)兩相大小分布規(guī)則，一般不是球狀，組織均勻性好大小不一，分布漫亂，常呈球狀，組織均勻性差結(jié)構(gòu)成分不同，結(jié)構(gòu)相同的兩相新相和母相在結(jié)構(gòu)、成分均不同什么是第一類(lèi)相變，什么是第二類(lèi)相變，并舉例。？分類(lèi)標(biāo)志：熱力學(xué)勢(shì)及其導(dǎo)數(shù)的連續(xù)性。自由能和內(nèi)能都是熱力學(xué)函數(shù)，它們的第一階導(dǎo)數(shù)是壓力（或體積）

2、和熵（或溫度）等，而第二階導(dǎo)數(shù)是比熱、膨脹率、壓縮率和磁化率等。第一類(lèi)相變（一級(jí)相變）：凡是熱力學(xué)勢(shì)本身連續(xù)，而第一階導(dǎo)數(shù)不連續(xù)的狀態(tài)突變，稱(chēng)為第一類(lèi)相變。第一階導(dǎo)數(shù)不連續(xù)，表示相變伴隨著明顯的體積變化和熱量的吸放（潛熱）。普通的氣液相變、液固相變、金屬和合金的多數(shù)固態(tài)相變、在外磁場(chǎng)中的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變，屬于第一類(lèi)相變。第二類(lèi)相變（二級(jí)相變）：熱力學(xué)勢(shì)和它的第一階導(dǎo)數(shù)連續(xù)變化，而第二階導(dǎo)數(shù)不連續(xù)的情形，稱(chēng)為第二類(lèi)相變。這時(shí)沒(méi)有體積變化和潛熱，但膨脹率、壓縮率和比熱等物理量隨溫度的變化曲線上出現(xiàn)躍變或無(wú)窮的尖峰。超流、沒(méi)有外磁場(chǎng)的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變、氣液臨界點(diǎn)、磁相變、合金中部分有序-無(wú)序相變，屬于第二類(lèi)相變。習(xí)

3、慣上把第二類(lèi)以上的高階相變，通稱(chēng)為連續(xù)相變或臨界現(xiàn)象。玻色-愛(ài)因斯坦凝結(jié)現(xiàn)象是三級(jí)相變。下圖哪個(gè)是第一類(lèi)相變，哪個(gè)是第二類(lèi)相變，并說(shuō)明理由？?jī)深?lèi)相變的熱力學(xué)函數(shù)示意圖第一類(lèi)相變第二類(lèi)相變從熱力學(xué)函數(shù)的性質(zhì)看，第一類(lèi)相變點(diǎn)不是奇異點(diǎn)（singularity）,它只是對(duì)應(yīng)兩個(gè)相的函數(shù)的交點(diǎn)。交點(diǎn)兩側(cè)每個(gè)相都可能存在，通常能量較低的的那個(gè)得以實(shí)現(xiàn)。這是出現(xiàn)“過(guò)冷”或“過(guò)熱”的亞穩(wěn)態(tài)以及兩相共存的原因。第二類(lèi)相變則對(duì)應(yīng)熱力學(xué)函數(shù)的奇異點(diǎn)，它的奇異性質(zhì)目前并不完全清楚。在相變點(diǎn)每側(cè)只有一個(gè)相能夠存在，因此不容許“過(guò)冷”和“過(guò)熱”和兩相共存。根據(jù)經(jīng)典形核公式計(jì)算再結(jié)晶臨界形核尺寸（給定存儲(chǔ)能和界面能）；若

4、位錯(cuò)提供主要的儲(chǔ)存能，（給定位錯(cuò)密度和單位位錯(cuò)的能量）導(dǎo)出臨界形核尺寸和位錯(cuò)密度的關(guān)系；評(píng)論經(jīng)典形核理論的可行性？經(jīng)典形核理論假設(shè)核心的界面能與大塊晶體的界面能相等，但是小原子團(tuán)的界面非常漫散,尤其是當(dāng)脫溶轉(zhuǎn)變的母相成分接近調(diào)幅分解成分時(shí)，沒(méi)有明確的相界面。這樣，漫散的相界面體積占晶胚體積的一個(gè)可觀分?jǐn)?shù)。因此，這個(gè)假設(shè)只能是一種近似，只有界面的厚度比核心尺寸小得多時(shí)才合理。經(jīng)典形核理論的另外一個(gè)問(wèn)題是沒(méi)有考慮核心顆粒熟化效應(yīng)，熟化效應(yīng)會(huì)使一些成長(zhǎng)的核心再度溶解而消失。但是，經(jīng)典形核理論優(yōu)點(diǎn)明顯。首先，模型簡(jiǎn)單，可以成功解釋很多相變實(shí)際問(wèn)題如形核率隨過(guò)冷度微弱增加，或者脫溶因過(guò)飽和度微弱變化而急

5、促增加；還可以解釋新相和母相間出現(xiàn)的各種取向關(guān)系。朗道理論的基本思想？什么是序參量，在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變和鐵磁轉(zhuǎn)變中可以選什么作為序參量？連續(xù)相變的本質(zhì)是什么？物理參數(shù)的無(wú)窮小變化引起對(duì)稱(chēng)性的破缺，是連續(xù)相變的本質(zhì)。什么是連續(xù)再結(jié)晶？靜態(tài)再結(jié)晶和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶中都能發(fā)生連續(xù)再結(jié)晶嗎？解釋點(diǎn)陣旋轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶和幾何動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的現(xiàn)象及發(fā)生的條件？由于再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力（儲(chǔ)存能）遠(yuǎn)比一般相變的驅(qū)動(dòng)力小，而晶界能卻和相變的相界能差不多，所以形核的臨界核心尺寸非常大（0.1mm），以至實(shí)際上不能實(shí)現(xiàn)。這樣，所謂再結(jié)晶核心并不是熱力學(xué)意義上的核心，它只是在變形結(jié)構(gòu)中再結(jié)晶前預(yù)先存在的幾乎沒(méi)有變形的小體積。再結(jié)晶時(shí)的脫溶本質(zhì)是兩種轉(zhuǎn)變（再結(jié)晶和脫溶相變）的交互作用?；疽?guī)律：變形引入缺陷促進(jìn)脫溶和再結(jié)晶形核，脫溶析出粒子影響再結(jié)晶形核并釘扎晶界從而延緩再結(jié)晶。如果在回復(fù)時(shí)發(fā)生脫溶，析出的第二相粒子尺寸小、間距小，使再結(jié)晶不易形核，因?yàn)槲龀龅馁|(zhì)點(diǎn)對(duì)晶界釘扎，結(jié)果可以完全抑制再結(jié)晶。隨著保溫時(shí)間延長(zhǎng)，脫溶質(zhì)點(diǎn)聚集長(zhǎng)大，變形基體的位錯(cuò)排列發(fā)生改變，逐漸減小位錯(cuò)密度和調(diào)整亞晶的取向差和尺寸，最后使基體恢復(fù)為變形前的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。把這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為連續(xù)再結(jié)晶或原位再結(jié)晶。通過(guò)再結(jié)晶的“形核”和“長(zhǎng)大”來(lái)消除高能的變形態(tài)，一般稱(chēng)作“不連續(xù)再結(jié)晶”。但是，對(duì)于較高層錯(cuò)能材料，如鋁、鐵等，在變形或變形后退火過(guò)程