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材料中的相变.ppt_淘豆网材料中的相变如今学*的是第1页，共50页相变是指在外界条件发生变化的经过中，物相于某一特定的条件下或临界值时发生突变的经过。包括三种情况：1由一种构造变化为另一种构造；2化学成分的不连续变化；3某些物理性质突如今学*的是第18页，共50页设构成半径r的球形新相，则整个系统自由焓变化Gr应为各项之代数和。Ls液、固界面能假定无方向性；GV、GE单位体积自由焓和应变能的变化。8.2.1晶核的构成速率核化速率构成单个晶核的能量变化如今学*的是第19页，共50页1均态成核模型：假定在恒温恒压下，从过冷液体构成新相呈球形，半径为r，不考虑应变能时，自由焓的变化为：液固相变时自由能的变化构成液固界面的能量(+)a.热力学条件如今学*的是第20页，共50页图8.3球形核胚自由焓随半径的变化rr*:亚临界核胚rr*:超临界晶核临界晶核半径：新相能够长大而不消失的最小晶核半径。r*愈小，愈易构成新相如今学*的是第21页，共50页图8.3球形核胚自由焓随半径的变化小结：1不是所有霎时出现的新相区都能稳定存在和长大。颗粒半径比r*小的核胚是不稳定的，由于它尺寸增加，自由焓则增加；只要颗粒半径大于r*的超临界晶核才是稳定的，由于晶核的长大，自由焓的减小。如今学*的是第22页，共50页图8.3球形核胚自由焓随半径的变化小结：2Gr*是描绘相变发生时构成临界晶核所必须克制的势垒，这一数值越低，成核经过越容易，故用于判定相变进行的难易。如今学*的是第23页，共50页相变势垒：是构成临界晶核系统自由焓变化的最大值。临界晶核半径与成核势垒的求解如今学*的是第24页，共50页由转换成讨论：1当T0时，r*2由于、T00，H0，要相变，必须过冷，且过冷度越大，r*越小，Gr*越小。3影响r*与Gr*的因素有物系本身的性质：H和。将临界晶核尺寸r与临界形核势垒Gr*与过冷度T建立关系：代入r，Gr*如今学*的是第25页，共50页要构成临界半径大小的新相，需要对系统作功，其值为新相界面能的1/3。临界晶核的外表积临界晶核成核势垒的大小如今学*的是第26页，共50页2非均态成核假设核的形状为球体的一部分，其曲率半径为R，核在固体界面上的半径为r，液体核(LX)、核固体(XS)和液体固体(LS)的界面能分别为LX、XS和Ls，液体核界面的面积为ALX，引起总吉布斯自由能的变化：Gh=V核GV+ALXLXr2XSLS界面自由焓的变化界面自由焓的变化构成单个晶核的能量变化如今学*的是第27页，共50页球缺的外表积球缺的体积:带入后，令dGh/dR=0，得出不均匀成核的临界半径与均匀成核的r*一样！如今学*的是第28页，共50页令：讨论：当0时，cos1，f()0，G*h=0；不存在核化势垒；当90时，cos0，f()0.5，G*h=0.5G*r；非均态核化势垒为均态核化势垒的1/2；当180时，cos-1，f()1，G*h=G*r；非均态核化势垒等于均态核化势垒。如今学*的是第29页，共50页成核理论应用直拉硅单晶：利用旋转着的籽晶从石英坩埚中的熔体中拉制单晶硅。如今学*的是第30页，共50页b.动力学条件成核经过是熔体中一个个原子加到临界核胚上，临界核胚就生长为晶核。核化经过核胚生成原子扩散到核胚外表经过核化速率表示单位时间内单位体积的液相中生成的晶核数目，用I表示。核的生成速率单位体积母相核胚数目原子扩散速率熔体临界晶胚稳定晶核长大晶粒如今学*的是第31页，共50页g:单位时间到达核胚外表的原子数a：原子向核胚方向跃迁的几率；ns:核胚周围的原子数；v:碰撞的频率；根据统计热力学原理：单位母相体积内具有半径为临界半径r*的晶核数目为：n为单位体积母相中原子或分子数如今学*的是第32页，共50页P：受成核位垒影响的成核率因子相变因素D：受质内容来自淘豆网taodocs转载请标明出处.