20092009年年1111月月材料科学和固态相变的基础知识材料科学和固态相变的基础知识走进材料科学走进材料科学固态相变理论在材料科学与工程中的作用固态相变理论在材料科学与工程中的作用材料材料——人类文明和进步的支柱人类文明和进步的支柱石器时代石器时代——青铜时代青铜时代——钢铁时代钢铁时代你想知道？你想知道？为什么有些钢铁在空气中会生锈，而有些钢铁不生锈？为什么有些钢铁在空气中会生锈，而有些钢铁不生锈？为什么在制造工具和刀具时往往要把成品烧红了之后扔进水里？为什么在制造工具和刀具时往往要把成品烧红了之后扔进水里？为什么钢可以进行大应变量轧制变形，而镁就不行？为什么钢可以进行大应变量轧制变形，而镁就不行？为什么金属可以导电，而陶瓷就不导电？为什么金属可以导电，而陶瓷就不导电？为什么同是钢铁材料却有硬有软？为什么同是钢铁材料却有硬有软？材料都是怎样设计来满足使用性能要求的？材料都是怎样设计来满足使用性能要求的？……,…,…走进材料科学与工程走进材料科学与工程材料科学与工程新材料的开发新材料的开发已有材料的性能改善已有材料的性能改善科学工程怎么做怎么做ABCP/CA:A:材料的材料的成分成分（合金元素的作用等）（合金元素的作用等）CompositionCompositionB:B:材料的材料的组织组织（材料的相组成，尺寸和其它的微观特（材料的相组成，尺寸和其它的微观特征等）征等）MicrostructureMicrostructureC:C:材料的制备材料的制备工艺工艺（连接，热处理，成型，铸造，冶（连接，热处理，成型，铸造，冶炼等）炼等）ProcessingProcessingP/C:P/C:材料的材料的使用使用和和成本成本（力学性能，物理性能，对环（力学性能，物理性能，对环境的作用，成本境的作用，成本//能源）能源）PerformanceandcostPerformanceandcost相、组织、结构材料的成分和工艺材料的使用性能固态转变固态转变请根据大学结业的课题从材料科学与请根据大学结业的课题从材料科学与工程四要素阐述固态相变学在材料科学中工程四要素阐述固态相变学在材料科学中的应用和地位的应用和地位第一专题完第一专题完固态转变的基本热力学原理固态转变的基本热力学原理热力学函数热力学函数热力学热力学热力学平衡状态热力学平衡状态固态转变的基本热力学原理固态转变的基本热力学原理GibbsGibbs自由能和平衡自由能和平衡TSHGTPTPGG,,min相平衡关系的描述相平衡关系的描述——相图相图相图是在给定条件下体系中各相之间建立平衡后的几何表相图是在给定条件下体系中各相之间建立平衡后的几何表达。严格来说，相图应称之为达。严格来说，相图应称之为相平衡图相平衡图，而相图是习惯的简称。，而相图是习惯的简称。采用的热力学变量不同，可以构成不同类型的相图，所以采用的热力学变量不同，可以构成不同类型的相图，所以相图的类型可以有很多。相图的类型可以有很多。对于材料科学工作者来说，最关心的是对于材料科学工作者来说，最关心的是凝聚态凝聚态。压力变化。压力变化不大的情况下，压力对凝聚态相平衡的影响可以忽略。所以，不大的情况下，压力对凝聚态相平衡的影响可以忽略。所以，除了特殊情况，通常使用以除了特殊情况，通常使用以温度温度TT和成分和成分xxii（第（第ii组元的摩组元的摩尔分数）或尔分数）或wwii（第（第ii组元的质量分数）为坐标的相图。组元的质量分数）为坐标的相图。由两个组元构成的合金的相图，称之为由两个组元构成的合金的相图，称之为二元相图二元相图。。相律相律若选取温度若选取温度TT、压力、压力PP和组元成分和组元成分xxii（或（或wwii）作为独立变量，体系）作为独立变量，体系中各相达到平衡时，相律的形式为中各相达到平衡时，相律的形式为2CF式中，式中，CC是相所含的组元数，是相所含的组元数，是平衡相的数目，是平衡相的数目，FF是是自由度自由度数。数。对于凝聚态系统中的相平衡，通常每改变对于凝聚态系统中的相平衡，通常每改变101055PaPa压力，其平衡温压力，其平衡温度改变约度改变约1010-2-2ΚΚ的数量级。因此，在压力变化不大的情况下，压力的影的数量级。因此，在压力变化不大的情...
