北科大《固态相变》12道练习题VIP免费

《固态相变》课程12道复习题北科大chenleng老师1.什么是一级相变？什么是二级相变？并举例说明。分类标志：热力学势及其导数的连续性。自由能和内能都是热力学函数，它们的第一阶导数是压力（或体积）和熵（或温度）等，而第二阶导数是比热、膨胀率、压缩率和磁化率等。第一类相变（一级相变）：凡是热力学势本身连续，而第一阶导数不连续的状态突变，称为第一类相变。第一阶导数不连续，表示相变伴随着明显的体积变化和热量的吸放(潜热)。普通的气液相变、液固相变、金属和合金的多数固态相变、在外磁场中的超导转变，属于第一类相变。第二类相变（二级相变）：热力学势和它的第一阶导数连续变化，而第二阶导数不连续的情形，称为第二类相变。这时没有体积变化和潜热，但膨胀率、压缩率和比热等物理量随温度的变化曲线上出现跃变或无穷的尖峰。超流、没有外磁场的超导转变、气液临界点、磁相变、合金中部分有序-无序相变，属于第二类相变。习惯上把第二类以上的高阶相变，通称为连续相变或临界现象。玻色-爱因斯坦凝结现象是三级相变。按相变方式分类：形核长大型相变、连续型相变……<材基P595>按原子迁移特征分类：扩散型相变、无扩散型相变2.回答以下问题：（1）经典形核理论的均匀形核和非均匀形核的临界核心的曲率半径哪个更大？为什么？（2）均匀形核和非均匀形核的临界核心形成功哪个更大，为什么？（3）均匀形核和非均匀形核的形核速率哪个更大，为什么？（4）经典形核理论对再结晶核心的形成是否适用，为什么？（5）两相转变的平衡温度与再结晶温度的本质有何区别，并给出解释。非均匀形核：（1）应该特别注意到，在相同的过冷度下，非均匀形核的临界曲率半径和均匀形核临界半径是相同的。（2）非均匀形核时，因为和浸润角有关的f(θ)总是小于1，所以非均匀形核的临界形核功总比均匀形核小。（3）在凝固时液相中都含有大量的形核靠背，例如盛放液体的容器模壁、液体中含的微小固态微粒等。所以，实际的凝固过程中非均匀形核率总比均匀1形核的形核率要高得多；在固态相变时，由于位错，层错，晶界的影响，非均匀形核的形核率大于均匀形核。（4）不适用。由于再结晶的驱动力(储存能)远比一般相变的驱动力小，而晶界能却和相变的相界能差不多，所以形核的临界核心尺寸非常大(>0.1mm)，以至实际上不能实现。或者，从另一个角度看，当形成一个合理尺寸的核心时，必须在几个nm范围内有20%数量级的局部弹性应变，这也是不可能的。这样，所谓再结晶核心并不是热力学意义上的核心，它只是在变形结构中再结晶前预先存在的几乎没有变形的小体积。（5）相变必有一个临界温度，该临界温度是热力学意义的温度。再结晶临界温度只是一个动力学意义的温度，无明确值。定义：在一定时间内(1小时)刚好完成(常用完成95%或98%)再结晶的温度。变形量足够大时，一般纯金属的再结晶温度为：(0.35～0.4)Tm3.在金属和合金中，一般的扩散型相变的临界核心尺寸的数量级有多大？临界核心形成功的数量级有多大？临界晶核尺寸纳米级；临界形核功10-18J4.从自由能-成分曲线、新相成分和结构、界面、扩散方式和转变速率等方面的特点比较调幅分解与形核长大型脱溶转变。a.自由能成分曲线：调幅分解在拐点线之内；脱溶转变在拐点线之外b.新相成分和结构：调结构不变，成分变；脱结构变，成分变c.界面：调共格；脱共格→半共格→非共格d.扩散方式：调上坡扩散；脱下坡扩散e.转变速率：调速率快；脱速率慢，有过渡相析出调幅分解形核长大型变形成分连续变化，最后达到平衡新相始终保持平衡成分，不随时间变化相界面开始无明显相界面，最后才变明显始终都有明显的相界面组织形态两相大小分布规则，一般不是球状，组织均匀性好大小不一，分布漫乱，常呈球状，组织均匀性差结构成分不同，结构相同的两相新相和母相在结构、成分均不同5.马氏体相变是为什么新相和母相有择优趋向关系？替换原子经无扩散位移（均匀和不均匀变形）、由此产生的形状改变和表面浮涂、呈不变平面应变特征的一级、形核-长大型相变。无扩散是指，相变过程中，没有原子的长程扩散，或者虽有扩散但不是引起相变的必须的或者重要原因。择优...