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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,物理冶金學(xué)原理,研究對象:,Atomic Arrangements:,Crystal Structure and,Defects,of Metals and Alloy Phases,-Phase Constitutions of Alloys,Microstructure of Metals and Alloys,etc,Fundamentals of Metals Processing:,-Solidification(Casting,Welding,etc),-Solid-State Phase Tr
2、ansformation,-Plastic Deformation(hot and cold working,forging,rolling,Mechanical Behaviors，etc),Properties:,-Mechanical,-Functional,New Materials,Processing,Innovations,金屬固態(tài)相變概論,Introduction to Solid-State Phase Transformation of Metals,相變及其對材料科學(xué)與工程的意義,相,Phase,相變,Phase Transformation or Transition,
3、氣-固相變,（Condensation or Vapor Deposition）,液-固相變,（Solidification）,固態(tài)相變,（Solid-State Phase Transformation）,一、固態(tài)相變及意義,控制材料組織結(jié)構(gòu)、提高挖掘材料性能的主要途徑,加熱時的,平衡,及,非平衡,固態(tài)相變,冷卻時的,平衡,及,非平衡固態(tài),相變,固態(tài)相變亞穩(wěn)組織的進一步固態(tài)相變（過飽和固溶體的時效、馬氏體的回火等）,Processing of Advanced Materials via Solid-State Phase Transformation,Thermodynamically S
4、table States,Metastable States,Radical,Non-Equilibrium Processing of Materials,Controlled Secondary Processing for Required or Optimum Properties,固態(tài)相變的分類,Classifications of Solid-State Phase Transformation,根據(jù)相變時熱力學(xué)函數(shù)的變化：,一級相變（First Order Phase Transition）：相變時有體積變化及相變潛熱釋放的固態(tài)相變,(,物態(tài)變化及同素異構(gòu)),二級相變（Secon
5、d Order Phase Transition）：相變時無體積變化、無相變潛熱，只有比熱、膨脹系數(shù)、壓縮系數(shù)等的變化,（磁性轉(zhuǎn)變、有序化、超導(dǎo)轉(zhuǎn)變等）,固態(tài)相變的分類,Classifications of Solid-State Phase Transformation,根據(jù)相變時有無原子擴散：,擴散型相變（Diffusive Phase Transformation）,非擴散型相變(Diffusionless Phase Transformation or Martensite Transformation),固態(tài)相變熱力學(xué),Thermodynamics of Solid-State Ph
6、ase Transformation,固態(tài)相變的特點,Characteristics of Solid-State Phase Transformation,由于相變阻力大,相變的過冷度一般很大,固態(tài)相變都是非自法形核,晶體缺陷（空位、位錯、界面）對固態(tài)相變形核、生長及固態(tài)相變組織與性能具有決定性影響,新相與母相間往往存在嚴格的晶體學(xué)取向關(guān)系（Habit Planes）,相變歷程復(fù)雜，往往經(jīng)歷溶質(zhì)偏析過渡相析出穩(wěn)定相析出及粗化等一系列過程,擴散性相變過程動力學(xué),存在形核的孕育期（Incubation Time）,轉(zhuǎn)變量服從Avrami方程 f=1 exp(-k t,n,),C-曲線,固態(tài)相變動
7、力學(xué),Kinetics of Solid-State Phase Transformation,固態(tài)相變動力學(xué),Kinetics of Solid-State Phase Transformation,典型的擴散型相變：過飽和固溶體的時效（沉淀析出）,Typical Diffusive Transformation：Aging of Supersaturated Solid Solution,時效析出過程,時效析出過程（形核、生長）對晶體缺陷密度及溫度的依賴性,時效熱力學(xué),Al-Cu合金中GP區(qū)的結(jié)構(gòu),共格界面,Coherent Interface,特點：,界面能很低,！但應(yīng)變能較高！,a,b
8、,沉淀析出第二相粒子的強化效果及強化機制與粒子尺寸的關(guān)系：,Strengthening Effect and Mechanisms by Precipitation Particles,炮狀沉淀或非連續(xù)沉淀：,Cellular Precipitation or Discontinuous Precipitation,過固溶體的調(diào)幅分解,一種特殊的沉淀析出轉(zhuǎn)變,Spinodal Decomposition,過固溶體的調(diào)幅分解,一種特殊的沉淀析出轉(zhuǎn)變,Spinodal Decomposition,無形核過程，形核功為零,母相與新相完全共格,轉(zhuǎn)變速度很快速,組織細小均勻,過飽和固溶體通過原子的上坡擴
9、散，分解為晶體結(jié)構(gòu)相同、成分不同的兩個固溶體的轉(zhuǎn)變過程！,a,a,1,+a,2,馬氏體轉(zhuǎn)變無擴散型轉(zhuǎn)變或切變型轉(zhuǎn)變,Martensitic or Shear Transformation,一次切變（均勻切變）完成晶體結(jié)構(gòu)重構(gòu),二次切變（非均勻切變）形成馬氏體的亞結(jié)構(gòu),馬氏體轉(zhuǎn)變的條件：,1、冷卻速度很高（高于Vc），抑制了高溫的擴散型相變2、亞穩(wěn)相應(yīng)力或應(yīng)變誘發(fā)相變,固態(tài)相變動力學(xué),Kinetics of Solid-State Phase Transformation,馬氏體轉(zhuǎn)變無擴散型轉(zhuǎn)變或切變型轉(zhuǎn)變,Martensitic or Shear Transformation,一次切變（均勻切
10、變）完成晶體結(jié)構(gòu)重構(gòu),二次切變（非均勻切變）形成馬氏體的亞結(jié)構(gòu),鋼中馬氏體轉(zhuǎn)變的意義,充分發(fā)揮和挖掘鋼鐵材料的性能潛力,應(yīng)力促發(fā)與應(yīng)變誘發(fā)馬氏體相變：相變增韌、相變誘發(fā)塑性、加工硬化、耐磨性,熱彈性馬氏體與形狀記憶合金,鋼中馬氏體晶格常數(shù)與C%的關(guān)系,馬氏體 Martensite:,通過母相中原子的整體協(xié)調(diào)運動（Military Movement）、以母相特定晶面（慣析面）為基面通過共格,切變,（孿晶）方式轉(zhuǎn)變成的新相！,馬氏體轉(zhuǎn)變的基本特征,共格切變,無擴散性,慣析面與取向關(guān)系,界面移動速度極快（8002100m/s），長大過程不需要熱激活作用,轉(zhuǎn)變的可逆性,轉(zhuǎn)變的不完全性,低碳馬氏體（位錯馬氏體）,形態(tài)：板條狀 Lath-like,內(nèi)部亞結(jié)構(gòu)：高密度位錯,高碳馬氏體（片狀馬氏體）,形態(tài)：片狀Plate-like,內(nèi)部亞結(jié)構(gòu)：高密度孿晶,高碳馬氏體（片狀馬氏體）,鋼中馬氏體轉(zhuǎn)變的Bain壓縮模型,（一次切變或均勻切變完成馬氏體晶體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變）,二次切變方式與馬氏體的亞結(jié)構(gòu),表面浮凸,（Surface Tilting or Surface Relief）：,切變型（馬氏體）相變的基本特征之一,馬氏體相變,Martensite Transformation,馬氏體的表面浮凸效應(yīng),
固態(tài)相變概論
