熔体的析晶JMA公式推导课件

材材 料料 物物 理理 化化 学学材料科学与工程学院材料科学与工程学院 杨为中杨为中相相 变变 原原 理理材 料 物 理 化 学材料科学与工程学院 杨为中相 变 原 10.2 熔体的析晶熔体的析晶10.2.2.3 10.2.2.3 总结晶速率总结晶速率-相变总速率相变总速率DefDefDefDef：总结晶速率：总结晶速率：总结晶速率：总结晶速率：晶界过程中已结晶晶体晶界过程中已结晶晶体晶界过程中已结晶晶体晶界过程中已结晶晶体体积占原液体体积分数和结晶时间的关系体积占原液体体积分数和结晶时间的关系体积占原液体体积分数和结晶时间的关系体积占原液体体积分数和结晶时间的关系阿弗拉米（阿弗拉米（阿弗拉米（阿弗拉米（M.AvramiM.AvramiM.AvramiM.Avrami）相变动力学方程）相变动力学方程）相变动力学方程）相变动力学方程（JMAJMAJMAJMA公式）公式）公式）公式）结晶结晶成核成核成核成核生长生长生长生长10.2 熔体的析晶10.2.2.3 总结晶速率-相变总速10.2 熔体的析晶熔体的析晶JMAJMAJMAJMA公式推导：公式推导：公式推导：公式推导：t=0 V 0t=t V=V-V V 在在在在 dt dt dt dt 时间内形成新相的粒子数时间内形成新相的粒子数时间内形成新相的粒子数时间内形成新相的粒子数 假设新相为球状，生长速率假设新相为球状，生长速率假设新相为球状，生长速率假设新相为球状，生长速率u u u u 为常数为常数为常数为常数则：在则：在则：在则：在dt dt dt dt 时间形成新相体积为：时间形成新相体积为：时间形成新相体积为：时间形成新相体积为：转变初期转变初期转变初期转变初期 V V V V形核速率形核速率形核速率形核速率r=utr=ut10.2 熔体的析晶JMA公式推导：t=0 10.2 熔体的析晶熔体的析晶 即为析晶初期近似速率方程即为析晶初期近似速率方程即为析晶初期近似速率方程即为析晶初期近似速率方程 由于假设条件由于假设条件由于假设条件由于假设条件I I、u u并非与时间无关，并非与时间无关，并非与时间无关，并非与时间无关，VV也也也也 V V，方程产生偏差方程产生偏差方程产生偏差方程产生偏差 M.AvramiM.Avrami对公式进行校正：对公式进行校正：对公式进行校正：对公式进行校正：在在在在 t t 时间内产生的新相的体积分数时间内产生的新相的体积分数时间内产生的新相的体积分数时间内产生的新相的体积分数假设假设假设假设 I IV V、u u 与与与与 t t 无关。无关。无关。无关。10.2 熔体的析晶即为析晶初期近似速率方程在 t 时间内产10.2 熔体的析晶熔体的析晶公式校正：公式校正：公式校正：公式校正：（1)1)阿弗拉米校正：阿弗拉米校正：阿弗拉米校正：阿弗拉米校正：相变初期，转化率较小时：相变初期，转化率较小时：相变初期，转化率较小时：相变初期，转化率较小时：（2 2）克拉斯汀（）克拉斯汀（）克拉斯汀（）克拉斯汀（IW ChristionIW Christion）考虑考虑考虑考虑t t对形核速率对形核速率对形核速率对形核速率I Iu u及生长速率及生长速率及生长速率及生长速率u u的影响：的影响：的影响：的影响：K:含含I、u影响系数影响系数n:阿弗拉米指数阿弗拉米指数相变转化率相变转化率相变转化率相变转化率10.2 熔体的析晶公式校正：K:含I、u影响系数相变转化10.2 熔体的析晶熔体的析晶讨论：讨论：讨论：讨论：A.A.当当当当I IV V随随随随 t t 减少时，减少时，减少时，减少时，3 3 n n 4 4 B.B.当当当当I IV V随随随随 t t 增大时，增大时，增大时，增大时，n 4n 4阿弗拉米公式应用：阿弗拉米公式应用：阿弗拉米公式应用：阿弗拉米公式应用：研究扩散控制相变研究扩散控制相变研究扩散控制相变研究扩散控制相变 部分无扩散型相变，如：多晶转变部分无扩散型相变，如：多晶转变部分无扩散型相变，如：多晶转变部分无扩散型相变，如：多晶转变10.2 熔体的析晶讨论：A.当IV随 t 减少时，3 10.2 熔体的析晶熔体的析晶相变动力学公式的应用：相变动力学公式的应用：相变动力学公式的应用：相变动力学公式的应用：10.2 熔体的析晶相变动力学公式的应用：10.2 熔体的析晶熔体的析晶相转变三阶段：相转变三阶段：相转变三阶段：相转变三阶段：诱导期（诱导期（诱导期（诱导期（I IV V影响较大）影响较大）影响较大）影响较大）自动催化期（自动催化期（自动催化期（自动催化期（u u影响较大）影响较大）影响较大）影响较大）相变后期，转化率达相变后期，转化率达相变后期，转化率达相变后期，转化率达100100 转化率以转化率以转化率以转化率以100100水平线为渐近线水平线为渐近线水平线为渐近线水平线为渐近线 n n1 1时，类似一级动力学方程时，类似一级动力学方程时，类似一级动力学方程时，类似一级动力学方程 n n越大，越大，越大，越大，中心生长速率越大中心生长速率越大中心生长速率越大中心生长速率越大t t0.10.11001001 11010转化率转化率转化率转化率t t关系图关系图关系图关系图转转转转化化化化率率率率0 00.90.90.40.4n n0.50.5n n1 1n n4 4阿弗拉米方程阿弗拉米方程阿弗拉米方程阿弗拉米方程 呈呈呈呈S S S S型型型型10.2 熔体的析晶相转变三阶段：t0.1100110转化率10.2 熔体的析晶熔体的析晶10.2.3 10.2.3 10.2.3 10.2.3 析晶过程的定性描述析晶过程的定性描述析晶过程的定性描述析晶过程的定性描述 熔体熔体熔体熔体胚核胚核胚核胚核析晶析晶析晶析晶析晶析晶T T T T T T粒子动能粒子动能粒子动能粒子动能粒子动能粒子动能，近程，近程，近程，近程，近程，近程有序排列延伸有序排列延伸有序排列延伸有序排列延伸有序排列延伸有序排列延伸一定一定一定一定一定一定T T T T T T、浓、浓、浓、浓、浓、浓度条件度条件度条件度条件度条件度条件胚核数量一定：一胚核数量一定：一胚核数量一定：一胚核数量一定：一胚核数量一定：一胚核数量一定：一些消失；一些出现些消失；一些出现些消失；一些出现些消失；一些出现些消失；一些出现些消失；一些出现T T T T T TT T T T T T胚核解体胚核解体胚核解体胚核解体胚核解体胚核解体胚核长大胚核长大胚核长大胚核长大胚核长大胚核长大晶体晶体晶体晶体10.2 熔体的析晶10.2.3 析晶过程的定性描述熔体胚核熔体析晶示意图熔体析晶示意图熔体析晶示意图10.2 熔体的析晶熔体的析晶析晶：析晶：析晶：析晶：形核长大形核长大形核长大形核长大适当过冷度条件！适当过冷度条件！适当过冷度条件！适当过冷度条件！形核生长形核生长形核生长形核生长 相互制约相互制约相互制约相互制约并非并非并非并非TTTT越大越好，有最佳值！越大越好，有最佳值！越大越好，有最佳值！越大越好，有最佳值！T T T T，TTTT：熔体质点动能熔体质点动能熔体质点动能熔体质点动能,之间引力之间引力之间引力之间引力有利有利有利有利于在晶核表面聚集，于在晶核表面聚集，于在晶核表面聚集，于在晶核表面聚集，有利于成核有利于成核有利于成核有利于成核熔体黏度熔体黏度熔体黏度熔体黏度，不利熔体中扩散在晶核，不利熔体中扩散在晶核，不利熔体中扩散在晶核，不利熔体中扩散在晶核表面，表面，表面，表面，不利于成核和长大不利于成核和长大不利于成核和长大不利于成核和长大影响更甚！影响更甚！影响更甚！影响更甚！10.2 熔体的析晶析晶：形核长大适当过冷度条件！影响10.2 熔体的析晶熔体的析晶最佳最佳最佳最佳T T？作作作作u u、I IT T 图图图图1.1.）一定一定一定一定TT下，有下，有下，有下，有u umaxmax和和和和I Imax max 理论求解：理论求解：理论求解：理论求解：峰值不重合，形核峰峰值不重合，形核峰峰值不重合，形核峰峰值不重合，形核峰 （I Imaxmax）位于较低温度）位于较低温度）位于较低温度）位于较低温度uIVuIVA BTm10.2 熔体的析晶最佳T？作u、I10.2 熔体的析晶熔体的析晶2.2.）I I、u u曲线重叠区曲线重叠区曲线重叠区曲线重叠区 析晶区析晶区析晶区析晶区l l 温度高、粘度低，质点运动扩散容易，温度高、粘度低，质点运动扩散容易，温度高、粘度低，质点运动扩散容易，温度高、粘度低，质点运动扩散容易，u u；能；能；能；能量高、饱和度小，晶核易分解，不能顺利结晶量高、饱和度小，晶核易分解，不能顺利结晶量高、饱和度小，晶核易分解，不能顺利结晶量高、饱和度小，晶核易分解，不能顺利结晶l l 温度低、粘度大、质点运动速度降低，能量大，温度低、粘度大、质点运动速度降低，能量大，温度低、粘度大、质点运动速度降低，能量大，温度低、粘度大、质点运动速度降低，能量大，饱和度大，饱和度大，饱和度大，饱和度大，I I ，但质点扩散困难，但质点扩散困难，但质点扩散困难，但质点扩散困难，u u不利，不能顺不利，不能顺不利，不能顺不利，不能顺利结晶利结晶利结晶利结晶l l 仅重叠区仅重叠区仅重叠区仅重叠区有利于析晶有利于析晶有利于析晶有利于析晶l lT=TT=Tk k:I=U:I=Ul lT TT Tk k:I:I U U细晶细晶细晶细晶l lT TT Tk k:I:I U U粗晶粗晶粗晶粗晶uIVuIVA BTmTK10.2 熔体的析晶2.）I、u曲线重叠区 析晶区u10.2 熔体的析晶熔体的析晶3.)3.)亚稳亚稳区理区理区理区理论该论该析晶区域，析晶区域，析晶区域，析晶区域，实际实际不能析晶不能析晶不能析晶不能析晶 A A-T-T0,r0,rk k;无晶核无晶核无晶核无晶核,I=0,I=0；若存在外加形核若存在外加形核若存在外加形核若存在外加形核剂剂，u u 0 0 B B-析晶开始温度，析晶开始温度，析晶开始温度，析晶开始温度，I I 0 0 温度低、黏度大，温度低、黏度大，温度低、黏度大，温度低、黏度大，质质点无法点无法点无法点无法迁移，不能形核和生迁移，不能形核和生迁移，不能形核和生迁移，不能形核和生长长，只能形成，只能形成，只能形成，只能形成过过冷液体玻璃冷液体玻璃冷液体玻璃冷液体玻璃uIVuIVA BTm高温高温高温高温亚稳区亚稳区亚稳区亚稳区低温低温低温低温亚稳区亚稳区亚稳区亚稳区A(TA(Tmm)熔融温度熔融温度熔融温度熔融温度B B析晶初析晶初析晶初析晶初始温度始温度始温度始温度高温亚稳区高温亚稳区高温亚稳区高温亚稳区低温亚稳区低温亚稳区低温亚稳区低温亚稳区10.2 熔体的析晶3.)亚稳区理论该析晶区域，实际不能析晶10.2 熔体的析晶熔体的析晶 4.4.）I I、u u曲线峰值大小、相对位置（重叠面曲线峰值大小、相对位置（重叠面曲线峰值大小、相对位置（重叠面曲线峰值大小、相对位置（重叠面积）、亚稳区宽度等由系统自身性质决定，积）、亚稳区宽度等由系统自身性质决定，积）、亚稳区宽度等由系统自身性质决定，积）、亚稳区宽度等由系统自身性质决定，直接影响析晶过程及制品性质直接影响析晶过程及制品性质直接影响析晶过程及制品性质直接影响析晶过程及制品性质 A.A.）I I、u u重叠面积大重叠面积大重叠面积大重叠面积大析晶区宽，控制析晶区宽，控制析晶区宽，控制析晶区宽，控制TT即即即即可获得数量与尺寸不等的晶体可获得数量与尺寸不等的晶体可获得数量与尺寸不等的晶体可获得数量与尺寸不等的晶体 TT大大大大I I大大大大晶粒多、尺寸细：细晶晶粒多、尺寸细：细晶晶粒多、尺寸细：细晶晶粒多、尺寸细：细晶 TT小小小小u u大大大大晶粒少、尺寸大：粗晶晶粒少、尺寸大：粗晶晶粒少、尺寸大：粗晶晶粒少、尺寸大：粗晶 B.B.）I I、u u无重叠无重叠无重叠无重叠无析晶区无析晶区无析晶区无析晶区 熔体易形成玻璃不易析晶熔体易形成玻璃不易析晶熔体易形成玻璃不易析晶熔体易形成玻璃不易析晶 加入核化剂，降低加入核化剂，降低加入核化剂，降低加入核化剂，降低GGk k，非均形核代替均，非均形核代替均，非均形核代替均，非均形核代替均匀形核匀形核匀形核匀形核I I线向线向线向线向u u线移动重叠线移动重叠线移动重叠线移动重叠uIVuIVA BTm10.2 熔体的析晶4.）I、u曲线峰值大小、相对位置（重叠10.2 熔体的析晶熔体的析晶I I、u u曲线重叠区曲线重叠区曲线重叠区曲线重叠区越小，越易形成玻璃越小，越易形成玻璃越小，越易形成玻璃越小，越易形成玻璃 熔体形成玻璃，熔体冷却至熔体形成玻璃，熔体冷却至熔体形成玻璃，熔体冷却至熔体形成玻璃，熔体冷却至u umaxmax处，形核处，形核处，形核处，形核率小；率小；率小；率小；T T降至降至降至降至I Imaxmax处，处，处，处，u u小小小小越大，越易析晶越大，越易析晶越大，越易析晶越大，越易析晶 析晶能力大的熔体欲形析晶能力大的熔体欲形析晶能力大的熔体欲形析晶能力大的熔体欲形成玻璃，可增大冷却速度成玻璃，可增大冷却速度成玻璃，可增大冷却速度成玻璃，可增大冷却速度迅速越过析晶区，使熔体迅速越过析晶区，使熔体迅速越过析晶区，使熔体迅速越过析晶区，使熔体来不及析晶来不及析晶来不及析晶来不及析晶uIVuIVA BTmA BuIVuIVTm10.2 熔体的析晶I、u曲线重叠区uIVuIVA BT10.2 熔体的析晶熔体的析晶析晶应用实例：析晶应用实例：析晶应用实例：析晶应用实例：微晶玻璃微晶玻璃微晶玻璃微晶玻璃以玻璃为基体，控制析晶以玻璃为基体，控制析晶以玻璃为基体，控制析晶以玻璃为基体，控制析晶含含含含95-98V95-98V，尺寸小于，尺寸小于，尺寸小于，尺寸小于1um1um微晶微晶微晶微晶制造：熔体形核剂非均匀形核制造：熔体形核剂非均匀形核制造：熔体形核剂非均匀形核制造：熔体形核剂非均匀形核要求：大量晶核一定尺寸要求：大量晶核一定尺寸要求：大量晶核一定尺寸要求：大量晶核一定尺寸I IU U曲线，曲线，曲线，曲线，I I、U U控制区温度不靠近控制区温度不靠近控制区温度不靠近控制区温度不靠近形核形核形核形核T T保温保温保温保温最大生长速率最大生长速率最大生长速率最大生长速率T T保温保温保温保温快速升温快速升温快速升温快速升温Ivuc温度速度d成核温度生长温度时间温度10.2 熔体的析晶析晶应用实例：快速升温Ivuc温度速度d10.2 熔体的析晶熔体的析晶析晶的其他影响因素：析晶的其他影响因素：析晶的其他影响因素：析晶的其他影响因素：熔体组成熔体组成熔体组成熔体组成越简单、析晶越简单、析晶越简单、析晶越简单、析晶T T T T碰撞排列成一定晶格概碰撞排列成一定晶格概碰撞排列成一定晶格概碰撞排列成一定晶格概率越大，析晶越容易率越大，析晶越容易率越大，析晶越容易率越大，析晶越容易制备玻璃制备玻璃制备玻璃制备玻璃-避免析晶的角度分析：多组避免析晶的角度分析：多组避免析晶的角度分析：多组避免析晶的角度分析：多组分、组分接近相界线或低共熔点分、组分接近相界线或低共熔点分、组分接近相界线或低共熔点分、组分接近相界线或低共熔点系统同时析出多种晶体，其晶核结系统同时析出多种晶体，其晶核结系统同时析出多种晶体，其晶核结系统同时析出多种晶体，其晶核结构将互相干扰，不利析晶构将互相干扰，不利析晶构将互相干扰，不利析晶构将互相干扰，不利析晶2024/7/231810.2 熔体的析晶析晶的其他影响因素：2023/8/16110.2 熔体的析晶熔体的析晶 熔体结构熔体结构熔体结构熔体结构 熔体的聚合物网络结构学说熔体的聚合物网络结构学说熔体的聚合物网络结构学说熔体的聚合物网络结构学说 碱金属氧化物的破网作用碱金属氧化物的破网作用碱金属氧化物的破网作用碱金属氧化物的破网作用 中间体氧化物和网络外体的作用中间体氧化物和网络外体的作用中间体氧化物和网络外体的作用中间体氧化物和网络外体的作用 界面情况界面情况界面情况界面情况 玻璃态玻璃态玻璃态玻璃态晶态：需克服势垒晶态：需克服势垒晶态：需克服势垒晶态：需克服势垒 相界面：有利；非均成核（微小杂质、器壁、容器表面等）相界面：有利；非均成核（微小杂质、器壁、容器表面等）相界面：有利；非均成核（微小杂质、器壁、容器表面等）相界面：有利；非均成核（微小杂质、器壁、容器表面等）外加剂外加剂外加剂外加剂 非均匀成核非均匀成核非均匀成核非均匀成核 促进界面熔体流动度，促进晶格定向促进界面熔体流动度，促进晶格定向促进界面熔体流动度，促进晶格定向促进界面熔体流动度，促进晶格定向2024/7/231910.2 熔体的析晶熔体结构2023/8/161910.2 熔体的析晶熔体的析晶【例例例例】：如果液态中形成一个边长为如果液态中形成一个边长为如果液态中形成一个边长为如果液态中形成一个边长为a a的立方体晶核时，其的立方体晶核时，其的立方体晶核时，其的立方体晶核时，其自由焓自由焓自由焓自由焓 GG将写成什么形式？求出此时晶核的临界立方体边将写成什么形式？求出此时晶核的临界立方体边将写成什么形式？求出此时晶核的临界立方体边将写成什么形式？求出此时晶核的临界立方体边长长长长 a aKK 和临界核化自由焓和临界核化自由焓和临界核化自由焓和临界核化自由焓 GGa a解：解：解：解：求极值：求极值：求极值：求极值：比较得，比较得，比较得，比较得，GGa a大。原因：大。原因：大。原因：大。原因：立方体成核临界半径立方体成核临界半径立方体成核临界半径立方体成核临界半径大，因而需要较高的临界核化自由焓。大，因而需要较高的临界核化自由焓。大，因而需要较高的临界核化自由焓。大，因而需要较高的临界核化自由焓。10.2 熔体的析晶【例】：如果液态中形成一个边长为a的立方10.3 SpinodalSpinodal分解分解玻璃玻璃是否均匀是否均匀单相？相？玻璃：除了玻璃：除了玻璃：除了玻璃：除了析晶析晶析晶析晶，还还有有有有分相分相分相分相！不均匀不均匀不均匀不均匀亚亚微微微微观结观结构是多数玻璃的普遍特征构是多数玻璃的普遍特征构是多数玻璃的普遍特征构是多数玻璃的普遍特征 ：75wt75wtSiOSiO2 2，2020B B2 2OO3 3，5 5NaNa2 2OO熔融熔融熔融熔融玻璃玻璃玻璃玻璃硼硅酸盐玻璃硼硅酸盐玻璃硼硅酸盐玻璃硼硅酸盐玻璃500-600500-600500-600度热处理度热处理度热处理度热处理度热处理度热处理分相分相分相分相组成截组成截组成截组成截然不同然不同然不同然不同富硅相：含富硅相：含富硅相：含富硅相：含9595SiOSiO2 2富硼相：含富硼相：含富硼相：含富硼相：含NaNa2 2OO和和和和B B2 2OO3 310.3 Spinodal分解玻璃是否均匀单相？熔融玻璃硼10.3 Spinadol分解分解SpinodalSpinodal分解分解连续扩散型相变连续扩散型相变应用：合金、氧化物、玻璃等体系应用：合金、氧化物、玻璃等体系应用：合金、氧化物、玻璃等体系应用：合金、氧化物、玻璃等体系在足够大的过冷度下由一种单相分解成在足够大的过冷度下由一种单相分解成在足够大的过冷度下由一种单相分解成在足够大的过冷度下由一种单相分解成结结结结构与母相相同但成分不同构与母相相同但成分不同构与母相相同但成分不同构与母相相同但成分不同的的的的亚稳的两相亚稳的两相亚稳的两相亚稳的两相调幅分解、旋节分解调幅分解、旋节分解调幅分解、旋节分解调幅分解、旋节分解10.3.1 10.3.1 液相不混溶现象液相不混溶现象 玻璃的分相玻璃的分相10.3 Spinadol分解Spinodal分解连续扩散实例：实例：电子显微镜下：电子显微镜下：电子显微镜下：电子显微镜下：铁红釉的分相铁红釉的分相铁红釉的分相铁红釉的分相黑色连续相：黑色连续相：黑色连续相：黑色连续相：贫铁玻璃相贫铁玻璃相贫铁玻璃相贫铁玻璃相分相区小白点：分相区小白点：分相区小白点：分相区小白点：富铁玻璃孤立相富铁玻璃孤立相富铁玻璃孤立相富铁玻璃孤立相花瓣状析晶：含花瓣状析晶：含花瓣状析晶：含花瓣状析晶：含铁硅酸盐晶体铁硅酸盐晶体铁硅酸盐晶体铁硅酸盐晶体实例：电子显微镜下：铁红釉的分相黑色连续相：贫铁玻璃相分相区10.3 Spinadol分解分解10.3.1 10.3.1 10.3.1 10.3.1 液相不混溶现象玻璃的分相液相不混溶现象玻璃的分相液相不混溶现象玻璃的分相液相不混溶现象玻璃的分相高温：均匀玻璃相高温：均匀玻璃相高温：均匀玻璃相高温：均匀玻璃相冷却：一定冷却：一定冷却：一定冷却：一定T T和组成范围内分成两个（多和组成范围内分成两个（多和组成范围内分成两个（多和组成范围内分成两个（多个）互不溶解（部分溶解）的玻璃相个）互不溶解（部分溶解）的玻璃相个）互不溶解（部分溶解）的玻璃相个）互不溶解（部分溶解）的玻璃相MgSiO3SiO2分相分相分相分相分相分相MgO-SiO2系的稳定分相系的稳定分相SiO2Na2ONa2O-SiO2系的亚稳分相系的亚稳分相分相分相分相分相分相分相分相线和液相线相交分相线和液相线相交分相线和液相线相交分相线和液相线相交(或分相或分相或分相或分相区在液相线上区在液相线上区在液相线上区在液相线上)，分相后两相，分相后两相，分相后两相，分相后两相均为热力学的均为热力学的均为热力学的均为热力学的稳定相稳定相稳定相稳定相。分相线在液相线以下，分相分相线在液相线以下，分相分相线在液相线以下，分相分相线在液相线以下，分相后两相均为热力学后两相均为热力学后两相均为热力学后两相均为热力学介稳相。介稳相。介稳相。介稳相。(液相线常呈倒液相线常呈倒液相线常呈倒液相线常呈倒“S”S”S”S”形形形形)两类液相两类液相两类液相两类液相不混溶区不混溶区不混溶区不混溶区10.3 Spinadol分解10.3.1 液相不混溶现象SiO2Na2O分分分分分分相相相相相相NaNa2 2OOSiOSiO2 2系统分相系统分相系统分相系统分相(1)(1)亚稳定区（形核生长区）亚稳定区（形核生长区）亚稳定区（形核生长区）亚稳定区（形核生长区）剖面线区剖面线区剖面线区剖面线区 mm组成组成组成组成,T,T1 1温度：温度：温度：温度：不混溶的第二相（富不混溶的第二相（富不混溶的第二相（富不混溶的第二相（富SiOSiO2 2相）通相）通相）通相）通过形核生长从母相（富过形核生长从母相（富过形核生长从母相（富过形核生长从母相（富NaNa2 2OO相）中析出相）中析出相）中析出相）中析出 第二相第二相第二相第二相-不连续颗粒状不连续颗粒状不连续颗粒状不连续颗粒状熔体熔体熔体熔体mSiO2Na2O分相Na2OSiO2系统分相熔体m10.3 Spinadol分解分解(2)(2)不稳区（不稳区（不稳区（不稳区（SpinodalSpinodal分解区）分解区）分解区）分解区）n n点组成，点组成，点组成，点组成，T1T1温度：温度：温度：温度：熔体迅速分解为两不混溶液熔体迅速分解为两不混溶液熔体迅速分解为两不混溶液熔体迅速分解为两不混溶液相，液相分离通过浓度的波形起伏达到，相界相，液相分离通过浓度的波形起伏达到，相界相，液相分离通过浓度的波形起伏达到，相界相，液相分离通过浓度的波形起伏达到，相界面开始为弥散，逐渐呈面开始为弥散，逐渐呈面开始为弥散，逐渐呈面开始为弥散，逐渐呈明显界面轮廓明显界面轮廓明显界面轮廓明显界面轮廓，相成分，相成分，相成分，相成分不断变化，达平衡为止，第二相在母液中相互不断变化，达平衡为止，第二相在母液中相互不断变化，达平衡为止，第二相在母液中相互不断变化，达平衡为止，第二相在母液中相互贯通连续贯通连续贯通连续贯通连续，交织成两种不同成分的玻璃，交织成两种不同成分的玻璃，交织成两种不同成分的玻璃，交织成两种不同成分的玻璃n10.3 Spinadol分解(2)不稳区（Spinodal10.3 Spinadol分解分解 各分相区亚微观结构各分相区亚微观结构各分相区亚微观结构各分相区亚微观结构亚稳亚稳亚稳亚稳亚稳亚稳形核生长形核生长形核生长形核生长形核生长形核生长不稳不稳不稳不稳不稳不稳SpinadolSpinadolSpinadol分解分解分解分解分解分解富Si相富Na相SiO2Na2O分分分分分分相相相相相相10.3 Spinadol分解亚稳不稳富Si相富Na相S10.3 Spinadol分解分解两种不混溶区浓度剖面：两种不混溶区浓度剖面：两种不混溶区浓度剖面：两种不混溶区浓度剖面：形核生长：形核生长：形核生长：形核生长：形核生长时：核形成形核生长时：核形成形核生长时：核形成形核生长时：核形成母相局部母相局部母相局部母相局部C C0 0降至降至降至降至C Ca a；同；同；同；同时出现浓度为时出现浓度为时出现浓度为时出现浓度为CaCa 的的的的“核胚核胚核胚核胚”C C0 0C Ca a：浓度梯度：浓度梯度：浓度梯度：浓度梯度正扩散正扩散正扩散正扩散稳定分解稳定分解稳定分解稳定分解核胚核胚核胚核胚粗化粗化粗化粗化“晶体晶体晶体晶体”长大长大长大长大分相分相分相分相形形形形核核核核稳定稳定稳定稳定分解分解分解分解C C0 0：分相时母：分相时母：分相时母：分相时母液平均浓度液平均浓度液平均浓度液平均浓度C Ca a：第二相：第二相：第二相：第二相浓度浓度浓度浓度分相特点：分相特点：分相特点：分相特点：起始浓度变化程度大，涉及空间范围小，第二相有起始浓度变化程度大，涉及空间范围小，第二相有起始浓度变化程度大，涉及空间范围小，第二相有起始浓度变化程度大，涉及空间范围小，第二相有显著界面，且成分不随时间变化，显著界面，且成分不随时间变化，显著界面，且成分不随时间变化，显著界面，且成分不随时间变化，第二相是玻璃，不是晶体第二相是玻璃，不是晶体第二相是玻璃，不是晶体第二相是玻璃，不是晶体10.3 Spinadol分解两种不混溶区浓度剖面：形核稳定10.3 Spinadol分解分解SpinodalSpinodal分解分解分解分解 相变开始：浓度变化程度小，空间范围大相变开始：浓度变化程度小，空间范围大相变开始：浓度变化程度小，空间范围大相变开始：浓度变化程度小，空间范围大 C C0 0平均浓度母相中平均浓度母相中平均浓度母相中平均浓度母相中瞬间浓度起伏瞬间浓度起伏瞬间浓度起伏瞬间浓度起伏，类似波的生，类似波的生，类似波的生，类似波的生长，由低浓度长，由低浓度长，由低浓度长，由低浓度C C0 0向高浓度向高浓度向高浓度向高浓度C Ca a 负扩散（爬坡扩负扩散（爬坡扩负扩散（爬坡扩负扩散（爬坡扩散），第二相浓度随时间变化直至平衡成分散），第二相浓度随时间变化直至平衡成分散），第二相浓度随时间变化直至平衡成分散），第二相浓度随时间变化直至平衡成分C C0 0：分相时母：分相时母：分相时母：分相时母液平均浓度液平均浓度液平均浓度液平均浓度C Ca a：第二相：第二相：第二相：第二相浓度浓度浓度浓度爬坡扩散爬坡扩散爬坡扩散爬坡扩散10.3 Spinadol分解Spinodal分解C0：分相10.3 Spinadol分解分解相图的表示相图的表示相图的表示相图的表示 液相线下的不混溶区液相线下的不混溶区液相线下的不混溶区液相线下的不混溶区 虚线表示分相区虚线表示分相区虚线表示分相区虚线表示分相区 相平衡角度考虑，平衡状态相平衡角度考虑，平衡状态相平衡角度考虑，平衡状态相平衡角度考虑，平衡状态下析出固体均为晶体，而在不下析出固体均为晶体，而在不下析出固体均为晶体，而在不下析出固体均为晶体，而在不混溶区析出的为非晶态固体，严格说不应用相图混溶区析出的为非晶态固体，严格说不应用相图混溶区析出的为非晶态固体，严格说不应用相图混溶区析出的为非晶态固体，严格说不应用相图表示，表示，表示，表示，故用虚线表示故用虚线表示故用虚线表示故用虚线表示SiO2Na2ONa2O-SiO2系的亚稳分相系的亚稳分相分相分相分相分相分相分相10.3 Spinadol分解相图的表示SiO2Na2ONa10.3 Spinadol分解分解分相热力学分相热力学分相热力学分相热力学 自由能自由能自由能自由能GG组成图组成图组成图组成图C C 相图基本定理：相图基本定理：相图基本定理：相图基本定理：1.1.）T T、P P、C C不变条件，具有不变条件，具有不变条件，具有不变条件，具有最小最小最小最小GibbsGibbs自由焓自由焓自由焓自由焓的状态最稳定的状态最稳定的状态最稳定的状态最稳定；2.2.）两相平衡时，）两相平衡时，）两相平衡时，）两相平衡时，GGC C曲线上曲线上曲线上曲线上具有具有具有具有公切线，切线上的切点表示两相成分公切线，切线上的切点表示两相成分公切线，切线上的切点表示两相成分公切线，切线上的切点表示两相成分。n10.3 Spinadol分解分相热力学n10.3 Spinadol分解分解 A.)A.)7575C C：(曲线正曲率曲线正曲率曲线正曲率曲线正曲率)：富：富：富：富NaNa2 2OO均匀单相热力学上有最低自由焓；同均匀单相热力学上有最低自由焓；同均匀单相热力学上有最低自由焓；同均匀单相热力学上有最低自由焓；同理：理：理：理：C C-100%:-100%:富富富富SiOSiO2 2单相热力学稳定单相热力学稳定单相热力学稳定单相热力学稳定;B.)B.)C C C CE E:;:;存在公切线存在公切线存在公切线存在公切线;(;(定理定理定理定理2:)C2:)C,C,C 两相比均匀单相自由焓更低两相比均匀单相自由焓更低两相比均匀单相自由焓更低两相比均匀单相自由焓更低分相分相分相分相比单相更稳定比单相更稳定比单相更稳定比单相更稳定 如如如如:m:m组成点处组成点处组成点处组成点处:C:C,C,C 两相共存两相共存两相共存两相共存,富富富富SiOSiO2 2相相相相从母液从母液从母液从母液NaNa2 2OO相中析出相中析出相中析出相中析出;切线切线切线切线杠杆规杠杆规杠杆规杠杆规则则则则：mm处分相两相比例处分相两相比例处分相两相比例处分相两相比例 75 80 85 90 95 100Na2O SiO2KKKK10.3 Spinadol分解A.)75C：10.3 Spinadol分解分解 C.C.）组成点组成点组成点组成点E E，F F：拐点：拐点：拐点：拐点 :组成起伏，组成起伏，组成起伏，组成起伏，化学位不变化亚稳分相和不稳分相的转折点化学位不变化亚稳分相和不稳分相的转折点化学位不变化亚稳分相和不稳分相的转折点化学位不变化亚稳分相和不稳分相的转折点 D.D.）C CE EC CF F：(负曲率半径）热力学负曲率半径）热力学负曲率半径）热力学负曲率半径）热力学不稳定，如不稳定，如不稳定，如不稳定，如n n组成点：组成点：组成点：组成点：GGGG自由能自发自由能自发自由能自发自由能自发降低，分相阻力小，容易分相；降低，分相阻力小，容易分相；降低，分相阻力小，容易分相；降低，分相阻力小，容易分相；故：故：故：故：一个均一相对于组成微小起伏的稳定性和亚一个均一相对于组成微小起伏的稳定性和亚一个均一相对于组成微小起伏的稳定性和亚一个均一相对于组成微小起伏的稳定性和亚稳定性的必要条件是相应化学位随组成变化为正，稳定性的必要条件是相应化学位随组成变化为正，稳定性的必要条件是相应化学位随组成变化为正，稳定性的必要条件是相应化学位随组成变化为正，至少为至少为至少为至少为0 0；75 80 85 90 95 100Na2O SiO2nGG 可作为判据判断由于过冷可作为判据判断由于过冷可作为判据判断由于过冷可作为判据判断由于过冷所形成的液相所形成的液相所形成的液相所形成的液相 熔体）对分熔体）对分熔体）对分熔体）对分相是亚稳或是不稳相是亚稳或是不稳相是亚稳或是不稳相是亚稳或是不稳10.3 Spinadol分解C.）组成点E，F：拐点 10.3 Spinadol分解分解 T Tk k温度下，每个温度下，每个温度下，每个温度下，每个T T下下下下GGC C曲线上各切线轨迹曲线上各切线轨迹曲线上各切线轨迹曲线上各切线轨迹相连即得亚稳分相区范围；把各拐点轨迹相相连即得亚稳分相区范围；把各拐点轨迹相相连即得亚稳分相区范围；把各拐点轨迹相相连即得亚稳分相区范围；把各拐点轨迹相连即得不稳分相区范围连即得不稳分相区范围连即得不稳分相区范围连即得不稳分相区范围系统对组成微小起伏亚稳：分相为形系统对组成微小起伏亚稳：分相为形核长大，需克服位垒；若系统不足提核长大，需克服位垒；若系统不足提供位垒，系统不分相呈亚稳态供位垒，系统不分相呈亚稳态系统对组成微小起伏不稳：组成起伏系统对组成微小起伏不稳：组成起伏由小增大，初期新相界面弥散，无需由小增大，初期新相界面弥散，无需克服位垒，分相必然发生（自发）克服位垒，分相必然发生（自发）75 80 85 90 95 100Na2O SiO2800600700500TK10.3 Spinadol分解系统对组成微小起伏亚稳：分相为10.3 Spinadol分解分解 总结：分相特点：总结：分相特点：总结：分相特点：总结：分相特点：10.3 Spinadol分解总结：分相特点：一般规律：一般规律：一般规律：一般规律：大多数氧化物和大多数氧化物和大多数氧化物和大多数氧化物和SiOSiOSiOSiO2 2 2 2都有分相都有分相都有分相都有分相(1)(1)(1)(1)液相线呈倒液相线呈倒液相线呈倒液相线呈倒“S”S”S”S”形曲线，其下必有分相区形曲线，其下必有分相区形曲线，其下必有分相区形曲线，其下必有分相区(2)(2)(2)(2)液相线平台愈宽，分相愈严重，液相线倒液相线平台愈宽，分相愈严重，液相线倒液相线平台愈宽，分相愈严重，液相线倒液相线平台愈宽，分相愈严重，液相线倒“S”S”S”S”愈宽愈宽愈宽愈宽 亚稳分相亚稳分相亚稳分相亚稳分相 范围越宽，范围越宽，范围越宽，范围越宽，分相分相分相分相T T T T越越越越高高高高(3)(3)(3)(3)分相和分相和分相和分相和离子间相互作用有关：离子间相互作用有关：离子间相互作用有关：离子间相互作用有关：10.3.1.2 10.3.1.2 10.3.1.2 10.3.1.2 分相的结晶化学原因分相的结晶化学原因分相的结晶化学原因分相的结晶化学原因一般规律：大多数氧化物和SiO2都有分相10.3.1.2 分10.3 Spinadol分解分解 如：硅酸如：硅酸如：硅酸如：硅酸盐盐玻璃：若除玻璃：若除玻璃：若除玻璃：若除SiSiOO键还键还有另外阳离有另外阳离有另外阳离有另外阳离子与氧子与氧子与氧子与氧键键能相当，就易能相当，就易能相当，就易能相当，就易导导致混溶，表明致混溶，表明致混溶，表明致混溶，表明分相分相分相分相结结构取决于构取决于构取决于构取决于键键力的力的力的力的竞竞争；争；争；争；外加阳离子外加阳离子外加阳离子外加阳离子R R在熔体在熔体在熔体在熔体总总与氧形成与氧形成与氧形成与氧形成强强强强键键以至氧很以至氧很以至氧很以至氧很难难被被被被SiSi夺夺去，表去，表去，表去，表现为现为独立聚集体，独立聚集体，独立聚集体，独立聚集体，产产生分相生分相生分相生分相（富（富（富（富SiSiOO相含少量相含少量相含少量相含少量R R和富和富和富和富R ROO相含少量相含少量相含少量相含少量SiSi）分相与离子分相与离子分相与离子分相与离子势势Z/r Z/r 对应对应：离子离子离子离子势势 Z/rZ/r增大，分相范增大，分相范增大，分相范增大，分相范围围增大，分相增大，分相增大，分相增大，分相温度升高；温度升高；温度升高；温度升高；键能公式的键能公式的键能公式的键能公式的简化表达简化表达简化表达简化表达10.3 Spinadol分解如：硅酸盐玻璃：若除SiO键10.3 Spinadol分解分解近似直线近似直线近似直线近似直线不易分相不易分相不易分相不易分相“S S S S”形形形形亚稳不混溶亚稳不混溶亚稳不混溶亚稳不混溶不混溶不混溶不混溶不混溶熔体分相熔体分相熔体分相熔体分相实质：不同正离子对实质：不同正离子对实质：不同正离子对实质：不同正离子对“O”O”的争夺结果的争夺结果的争夺结果的争夺结果相图相图相图相图Z/rZ/rZ/rZ/r1 110.3 Spinadol分解近似直线不易分相“S”形亚10.3 Spinadol分解分解分相理论的意义分相理论的意义分相理论的意义分相理论的意义 硅酸盐、硼酸盐、硫系化合物及氟化物等玻璃硅酸盐、硼酸盐、硫系化合物及氟化物等玻璃硅酸盐、硼酸盐、硫系化合物及氟化物等玻璃硅酸盐、硼酸盐、硫系化合物及氟化物等玻璃均存在玻璃分相现象，均存在玻璃分相现象，均存在玻璃分相现象，均存在玻璃分相现象，进一步揭示了玻璃结构进一步揭示了玻璃结构进一步揭示了玻璃结构进一步揭示了玻璃结构和化学组成的微不均匀性和化学组成的微不均匀性和化学组成的微不均匀性和化学组成的微不均匀性 玻璃分相及其形貌改变玻璃分相及其形貌改变玻璃分相及其形貌改变玻璃分相及其形貌改变可改变玻璃几乎所有性可改变玻璃几乎所有性可改变玻璃几乎所有性可改变玻璃几乎所有性质质质质：如与迁移性关系密切的黏度、电导、化学：如与迁移性关系密切的黏度、电导、化学：如与迁移性关系密切的黏度、电导、化学：如与迁移性关系密切的黏度、电导、化学稳定性等稳定性等稳定性等稳定性等 玻璃分相总发生在核化和晶化之前，分相界面玻璃分相总发生在核化和晶化之前，分相界面玻璃分相总发生在核化和晶化之前，分相界面玻璃分相总发生在核化和晶化之前，分相界面为晶相成核提供了有利位置为晶相成核提供了有利位置为晶相成核提供了有利位置为晶相成核提供了有利位置 成核剂成核剂成核剂成核剂P P2 2OO5 5 形成玻璃需严格退火制度形成玻璃需严格退火制度形成玻璃需严格退火制度形成玻璃需严格退火制度 为改性工艺制造新型功能玻璃具有重要意义为改性工艺制造新型功能玻璃具有重要意义为改性工艺制造新型功能玻璃具有重要意义为改性工艺制造新型功能玻璃具有重要意义10.3 Spinadol分解分相理论的意义10.3 Spinadol分解分解【例例例例】制备均匀玻璃，配料选择：制备均匀玻璃，配料选择：制备均匀玻璃，配料选择：制备均匀玻璃，配料选择：A.A.分相区在液相线以上；分相区在液相线以上；分相区在液相线以上；分相区在液相线以上；B.B.分相区在分相区在分相区在分相区在S S液相线以下液相线以下液相线以下液相线以下显然：选显然：选显然：选显然：选B B；A A将导致熔体冷却不可避免将导致熔体冷却不可避免将导致熔体冷却不可避免将导致熔体冷却不可避免的液相分相，形成两种不均匀相，使透的液相分相，形成两种不均匀相，使透的液相分相，形成两种不均匀相，使透的液相分相，形成两种不均匀相，使透光度等性能恶化；光度等性能恶化；光度等性能恶化；光度等性能恶化；B.B.中分相发生温度较低，只需快速冷却中分相发生温度较低，只需快速冷却中分相发生温度较低，只需快速冷却中分相发生温度较低，只需快速冷却即可获得均匀玻璃相；较高温度下（分即可获得均匀玻璃相；较高温度下（分即可获得均匀玻璃相；较高温度下（分即可获得均匀玻璃相；较高温度下（分相区温度）一定保温即可发生分相相区温度）一定保温即可发生分相相区温度）一定保温即可发生分相相区温度）一定保温即可发生分相2024/7/234010.3 Spinadol分解【例】制备均匀玻璃，配料选择：马氏体马氏体钢淬火得到一种高硬度晶相钢淬火得到一种高硬度晶相（剪切相变（剪切相变oror位移相变）位移相变）固态相变基本形式之一固态相变基本形式之一实例：实例：金属系统：钢淬火产物金属系统：钢淬火产物 陶瓷系陶瓷系统：ZrOZrO2 2高温四方相高温四方相高温四方相高温四方相转变为转变为低温低温低温低温单单斜相；斜相；斜相；斜相；BaTiOBaTiO3 3等等等等钙钛矿钙钛矿型氧化物高温型氧化物高温型氧化物高温型氧化物高温顺电顺电立方相立方相立方相立方相转变为转变为低温低温低温低温铁电铁电四方相四方相四方相四方相8.3 马氏体相变马氏体相变德：德：A.MartensA.Martens钢钢显微结构的重大贡献显微结构的重大贡献高硬度马氏体钢高硬度马氏体钢高硬度马氏体钢高硬度马氏体钢马氏体钢淬火得到一种高硬度晶相8.3 马氏体相变德：A.M马氏体相氏体相变结晶学特征晶学特征显著著形态变化显著表面抛光的样品冷却到马氏体形态变化显著表面抛光的样品冷却到马氏体形态变化显著表面抛光的样品冷却到马氏体形态变化显著表面抛光的样品冷却到马氏体相变温度，表面观察到相变温度，表面观察到相变温度，表面观察到相变温度，表面观察到大量浮凸大量浮凸大量浮凸大量浮凸，温度升高到，温度升高到，温度升高到，温度升高到逆转变温度，逆转变温度，逆转变温度，逆转变温度，浮凸消失浮凸消失浮凸消失浮凸消失8.3 马氏体相变马氏体相变马氏体的显微结构马氏体的显微结构马氏体的显微结构马氏体的显微结构表面浮凸表面浮凸表面浮凸表面浮凸马氏体相变结晶学特征显著8.3 马氏体相变马氏体的显微结构表奥氏体和马氏体奥氏体和马氏体奥氏体奥氏体是碳溶解在面心立方是碳溶解在面心立方FeFe中的中的间隙固溶体，大于间隙固溶体，大于727727稳定存在，塑稳定存在，塑性好，是绝大多数钢种在高温下进行性好，是绝大多数钢种在高温下进行压力加工时所要求的组织压力加工时所要求的组织8.3 马氏体相变马氏体相变奥氏体和马氏体8.3 马氏体相变马氏体马氏体（可硬化、强化的不锈钢）（可硬化、强化的不锈钢）奥氏体热处理可调整不锈钢力学性能奥氏体热处理可调整不锈钢力学性能8.3 马氏体相变马氏体相变奥氏体奥氏体奥氏体奥氏体介质（介质（介质（介质（L L L L）约马氏体约马氏体约马氏体约马氏体点温度点温度点温度点温度冷却冷却冷却冷却马氏体马氏体马氏体马氏体马氏体组织的淬火工艺马氏体组织的淬火工艺马氏体组织的淬火工艺马氏体组织的淬火工艺（a a a a）板条状马氏体；）板条状马氏体；）板条状马氏体；）板条状马氏体；（b b b b）针状马氏体）针状马氏体）针状马氏体）针状马氏体奥氏体奥氏体奥氏体奥氏体马氏体（可硬化、强化的不锈钢）8.3 马氏体相变奥氏体介质马氏体相变特征马氏体相变特征A.A.一级相变：一级相变：伴随体积变化；热效应：正（逆）转伴随体积变化；热效应：正（逆）转伴随体积变化；热效应：正（逆）转伴随体积变化；热效应：正（逆）转变温度不同，放热（吸热）变温度不同，放热（吸热）变温度不同，放热（吸热）变温度不同，放热（吸热）B.B.相变热滞后，无固定温度相变热滞后，无固定温度热滞后，相变无固定温度，发生在一热滞后，相变无固定温度，发生在一热滞后，相变无固定温度，发生在一热滞后，相变无固定温度，发生在一温度区间温度区间温度区间温度区间，相变量随温度变化，相变量随温度变化，相变量随温度变化，相变量随温度变化8.3 马氏体相变马氏体相变单斜单斜单斜单斜11701170 8508501000 1000 四方四方四方四方23702370 立方立方转变迅速，转变迅速，转变迅速，转变迅速，7 7 7 79 9 9 9体积变化体积变化体积变化体积变化GSVTTT12马氏体相变特征8.3 马氏体相变单斜1170 8501马氏体开始形成温度氏体开始形成温度Ms：母相冷却奥母相冷却奥母相冷却奥母相冷却奥氏体开始氏体开始氏体开始氏体开始转变为马转变为马氏体温度的温度氏体温度的温度氏体温度的温度氏体温度的温度Mf：马马氏体氏体氏体氏体终终了温度了温度了温度了温度马氏体氏体转变程度程度取决于取决于Ms下的范下的范围8.3 马氏体相变马氏体相变MfMsT马氏体开始形成温度Ms：母相冷却奥氏体开始转变为马氏体温度 合金受应力合金受应力合金受应力合金受应力诱发马氏体诱发马氏体诱发马氏体诱发马氏体应变；应力除去应变；应力除去应变；应力除去应变；应力除去逆转变为母相逆转变为母相逆转变为母相逆转变为母相 具：具：具：具：形状记忆效应形状记忆效应形状记忆效应形状记忆效应合金经马氏合金经马氏合金经马氏合金经马氏体相变后变形，加热逆变后对母相原形状有记忆体相变后变形，加热逆变后对母相原形状有记忆体相变后变形，加热逆变后对母相原形状有记忆体相变后变形，加热逆变后对母相原形状有记忆效应，自动回复原状效应，自动回复原状效应，自动回复原状效应，自动回复原状马氏体的热滞后与能量耗散过程相联系马氏体的热滞后与能量耗散过程相联系马氏体的热滞后与能量耗散过程相联系马氏体的热滞后与能量耗散过程相联系形状记忆合金形状记忆合金形状记忆合金形状记忆合金合金受应力诱发马氏体应变；应力除去逆转变为母相 具马氏体相变特征马氏体相变特征C.C.无扩散相变无扩散相变无界面原子迁移，保留母相化学成无界面原子迁移，保留母相化学成无界面原子迁移，保留母相化学成无界面原子迁移，保留母相化学成分、原子序列和晶体缺陷分、原子序列和晶体缺陷分、原子序列和晶体缺陷分、原子序列和晶体缺陷D.D.位移型相变位移型相变原子位移原子位移原子位移原子位移点阵畸变、通过切变分点阵畸变、通过切变分点阵畸变、通过切变分点阵畸变、通过切变分力作用使结构、形态改变力作用使结构、形态改变力作用使结构、形态改变力作用使结构、形态改变8.3 马氏体相变马氏体相变抛光试样上直线，马氏体转变抛光试样上直线，马氏体转变抛光试样上直线，马氏体转变抛光试样上直线，马氏体转变出现转折（连续）直线出现转折（连续）直线出现转折（连续）直线出现转折（连续）直线马氏体相变特征8.3 马氏体相变抛光试样上直线，马氏体转变出马氏体转变的共格关系马氏体转变的共格关系晶体通过剪切作用发生马氏体相变，形晶体通过剪切作用发生马氏体相变，形晶体通过剪切作用发生马氏体相变，形晶体通过剪切作用发生马氏体相变，形成的新晶格与母相具有共格关系成的新晶格与母相具有共格关系成的新晶格与母相具有共格关系成的新晶格与母相具有共格关系母相原子母相原子母相原子母相原子新相原子新相原子新相原子新相原子a.a.完全共格、完全共格、完全共格、完全共格、b.b.部分共格、部分共格、部分共格、部分共格、c.c.切变共格切变共格切变共格切变共格马氏体转变的共格关系母相原子新相原子a.完全共格、b.部分共E.E.E.E.形核长大相变形核长大相变形核长大相变形核长大相变需形核并经需形核并经需形核并经需形核并经母相和生成相两相共存区母相和生成相两相共存区母相和生成相两相共存区母相和生成相两相共存区 长长大速率高达音速大速率高达音速大速率高达音速大速率高达音速10105 5cm/scm/sF.F.F.F.马氏体具有马氏体具有马氏体具有马氏体具有“惯习面惯习面惯习面惯习面”(习性平面）习性平面）习性平面）习性平面）马氏体通常为片状马氏体通常为片状马氏体通常为片状马氏体通常为片状母相和马氏体相之间的交界面称母相和马氏体相之间的交界面称母相和马氏体相之间的交界面称母相和马氏体相之间的交界面称“惯习面惯习面惯习面惯习面”惯习面为马氏体特有，惯习面为马氏体特有，惯习面为马氏体特有，惯习面为马氏体特有，表示母相与马氏体之间表示母相与马氏体之间表示母相与马氏体之间表示母相与马氏体之间不改变结晶学方位的关系不改变结晶学方位的关系不改变结晶学方位的关系不改变结晶学方位的关系8.3 马氏体相变马氏体相变E.形核长大相变8.3 马氏体相变A A1 1B B1 1C C1 1D D1 1-A-A2 2B B2 2C C2 2D D2 2A A1 1BB1 1CC1 1DD1 1-A-A2 2B B2 2C C2 2D D2 2母相表面直母相表面直母相表面直母相表面直线线PQRSPQRSPQPQ、PRPR、RSRS相相相相连连直直直直线线：表面母相表面母相表面母相表面母相马马氏体界面很好的匹配氏体界面很好的匹配氏体界面很好的匹配氏体界面很好的匹配新新新新马马氏体界面氏体界面氏体界面氏体界面A A1 1BB1 1CC1 1DD1 1 和和和和A A2 2B B2 2C C2 2D D2 2不扭不扭不扭不扭曲，不旋曲，不旋曲，不旋曲，不旋转转，把母相和，把母相和，把母相和，把母相和马马氏体相氏体相氏体相氏体相连连接，即接，即接，即接，即惯惯习