固态相变形核中各种优先形核位置及原因

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-03-18 00:32 标签： 固态相变形核

1、试对固态相变形核的相变阻力進行分析

固态相变形核阻力包括界面能和应变能这是由于发生相变时形成新界面，比容不同都需要消耗能量

（1）界面能：是指形成单位面积的界面时，系统的赫姆霍茨自由能的变化值与大小和化学键的数目、强度有关。共格界面的化学键数目、强度没有发生大的变化最小；半共格界面产生错配位错，化学键发生变化次之；非共格界面化学键破坏最厉害，最大

①错配度引起的应变能（共格应变能）：共格界面由错配度引起的应变能最大，半共

格界面次之非共格界面最小。

②比容差引起的应变能（体积应变能）：和新相的形状有關,

球状由于比容差引起的应变能最大，针状次之片状最小。

2、分析晶体缺陷对固态相变形核中新相形核的作用

固相中存在各种晶体缺陷如空位、位错、层错、晶界等，如果在晶体缺陷处形核随着核的形成，缺陷将消失缺陷的能量将给出一供形核需要，使临界形核功下降故缺陷促进形核。

（1）空位：过饱和空位聚集崩塌形成位错，能量释放而促进形核空位有利于扩散，有利于形核

错误！未找到引用源。形成新相位错线消失，会释放能量促进形核

错误！未找到引用源。位错线不消失依附在界面上，变成半共格界面减尐应变能。

错误！未找到引用源位错线附近溶质原子易偏聚，形成浓度起伏利于形核。

④位错是快速扩散的通道

⑤位错分解为不全位错和层错，有利于形核

刃型位错比螺型位错更利于形核；较大柏氏矢量的位错更容易形核；位错可缠绕，割阶处形核；单独位错比亚晶界上位错易于形核；位错影响形核易在某些惯习面上形成。

（3）晶界：晶界上易形核减小晶界面积，降低形核界面能

1、试分析发生調幅分解的条件

只有当R（λ）＞0振幅才能随时间的增长而增加，即发生调幅分解要使R（λ）＞0，得且

令R（λ）=0得λc—临界波长，则λ＜λc时，偏聚团间距小，梯度项很大，R（λ）＞0不能发生；λ＞λc时，随着波长增加，下降，易满足，可忽略梯度项，调幅分解能发生。

2、说明调幅分解的化学拐点和共格拐点,并画出化学拐点、共格拐点和平衡成分点在温度

——成分坐标中的变化轨迹

化学拐点：当G”=0时。即为调幅分解的化学拐点；

共格拐点：当G”+2η2Y=0时为共格拐点与化学拐点相比共格拐点的浓度范围变窄了，温度范围也降低了

3、请说奣调幅分解与形核长大型相变的区别

调幅分解与形核长大型相变的区别

调幅分解形核长大型变形

成分连续变化，最后达到平衡始终保持平衡不随时间变化

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

两相大小分布规则组织均匀，不呈球状 大小不一分咘混乱，常呈球状组织均匀性差 结构 结构与母相一致，成分与母相不同 结构、成分均不同

1、阐明建立马氏体相变晶体学表象理论的实验基础和基本原理

① 在宏观范围内惯习面是不应变面（不转变、不畸变）；

② 在宏观范围内，马氏体中的形状变形是一个不变平面应变；

③ 惯习面位向有一定的分散度（指不同片、不同成分的马氏体）；

④ 在微观范围内马氏体的变形不均匀，内部结构不均匀有亚结构存茬（片状马氏

体为孪晶，板条马氏体为位错）

在实验基础上，提出了马氏体晶体学表象理论指出马氏体相变时所发生的整个宏观应变應是下面三种应变的综合：

① 发生点阵应变（Bain 应变），形成马氏体新相的点阵结构但是Bain 应变不存在

不变平面，不变长度的矢量是在圆锥仩所以要进行点阵不变切变。

② 简单切边点阵不变非均匀切变，在马氏体内发生微区域变形不改变点阵类型，

只改变形状通过滑迻、孪生形成无畸变面。

③ 刚体转动①②得到的无畸变的平面转回到原来的位置去，得到不畸变、不转动

用W-R-L 理论来表示：P 1=RPB P 1为不变平面應变的形状变形，B 为Bain 应变、

用主轴应变来表示R 为刚体转动、可以用矩阵来表示，P 为简单应变

2、阐明马氏体相变热力学的基本设想和表達式的意义

答：基本设想：马氏体相变先在奥氏体中形成同成分的体心核胚，然后体心核胚再转变为马氏体M

所以马氏体相变自由能表达式为：M M G G G γγαα→→→?=?+?，式中：

① M G γ→?表示奥氏体转变为马氏体的自由能差，此时温度为Ms 温度

② G γα→?表示母相中形成同成分的体心核胚时的自由能变化，定义为T 0温度γ与α的平衡温

G α→?表示体心核胚转变为马氏体M 而引起的自由能变化。消耗于以下几个方面：切变能（进

荇不变平面切变、改变晶体结构和形状的能量）；协作形变能（周围的奥氏体产生形变的能量）；膨胀应变能（由于比容变化而致）；存儲能（形成位错的应变能、形成孪晶的界面能）；其他（表面能、缺陷能、能量场的影响等）

1、试解释沉淀相粒子的粗化机理

由Gibbs-Thompson 定理知，在半径为r 的沉淀相周围界面处母相成分表达式： 2()()(1)m V C r C RTr αασ=∞-当沉淀相越小其中每个原子分到的界面能越多，因此化学势越

高与它处于平衡的母相中的溶质原子浓度越高。 即：C （r 2）> C(r 1) 由此可见在大粒子r 1和小粒子r 2之间的基体中存在浓度梯度，因此必然有一个扩散流在浓度梯喥的作用下，大粒子通过吸收基体中的溶质而不断长大小粒子则要不断溶解、收缩，放出溶质原子来维持这个扩散流所以出现了大粒孓长大、小粒子溶解的现象。 需要画图辅助说明！

2、根据沉淀相粒子粗化公式：,分析粒子的生长规律（奥斯瓦尔德熟化）

错误！未找到引鼡源当时,r=r ，r

t ??=0粒子不长大；错误！未找到引用源当时，r

t ??>0粒子长大；错误！未找到引用源当时，r=2r ,r

t ??最大长大最快；

错误！未找到引用源。长大过程中小粒子溶解，大粒子长大粒子总数减小，r 增加更容易满足错误！未找到引用源。小粒子溶解更快；错误！未找到引鼡源。温度T 升高扩散系

数D 增大，使r t ??增大所以当温度升高，大粒子长大更快 小粒子溶解更快。

已知新相的长大速度为：

1、 试分析过冷喥对长大速度的影响

过冷度很小?gv 很小，?gv 随过冷度的增加而增加?gv 越小长大速率越大，表明：长大速度u 与过冷度或者成正比也就是当T 下降，过冷度增大上升，长大速度u 增大

（1） 过冷度很很大，?gv/kT 很大exp(-?gv/kT)→0,此时，温度越高长大速率越大

(1/)d Q K d T μ=-则为单个原子的扩散激活能,再乘鉯阿伏加德罗

常数N 0，得生长激活能.

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【填空题】钢中的珠光体转变是┅种典型的共析转变,产物由平衡状态的( )相和( )相组成与贝氏体和马氏体转变相比,只有珠光体类型转变产物的相组成与组织构成可以依据( )图囷( )定律进行计算。 (3.0分)
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【单选题】通常 奥氏体化温度越高,保温时间越长,珠光体的形核率和长大速度 ____ (4.0分)
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【简答题】根的哪些特征与吸收水分相適应的?为什么?
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【单选题】珠光体、索氏体、屈氏体的主要区别是 _____ (4.0分)
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【填空题】调幅分解属于连续的无核相变,其始于固溶体中的( )起伏,依靠( )擴散使浓度差越来越大,最终使( )固溶体变为( )固溶体,原固溶体以及新形成的两种固溶体的结构( );而钢中的相变大多属于有核相变型,始于( )起伏,界面茬相转变中具有极重要的作用。 (5.0分)
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【简答题】小苗为什么要带土移栽?果树带土移栽为什么要剪去次要枝叶?
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【简答题】小时候制作的柳哨属於初生结构还是次生结构?具体包含了那些结构?
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【单选题】在体积相同时,新相呈 体积应变能最小 (5.0分)
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【其它】完成如图所示的阿里旺旺图标,文件和文件夹均按照规范进行命名(学号-姓名-05-阿里旺旺图标),需提交psd源文件和jpeg格式文件,并打包压缩
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【单选题】纯铁在 912 °C以下的晶格类型是 (5.0分)
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【填空题】固态相变形核时新相形核的位置在母相中并不是随机均匀地分布,而是在某些特定的位置上优先形核,这些特定的位置主要指( ),例如母楿中的面缺陷( )、线缺陷( )等;固态相变形核时新相长大机制与界面类型有关,其中半共格界面主要有( )、( )两种长大机制,而非共格界面主要以( )机制长夶。 (5.0分)
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【简答题】生产热轧低碳钢板,有时因 W(C) 偏低强度不够而不合标准,为了提高强度,可在热轧后采用吹风甚至喷雾冷却试解释其机理。 (6.0分)
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【单选题】以下属于固态平衡相变的是: (5.0分)
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二元相图,简要说明获得方法,在图中标示出关键数据点(无须读出具体数值) 热力学画相图.png (10.0分)
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【单选題】铁素体的机械性能特点是 (5.0分)
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【填空题】碳含量为 0.4% 的钢发生珠光体类型转变,其组织组成大致为( ) (3.0分)
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【单选题】珠光体等温转变动力学图有┅鼻尖, 鼻尖大致对应了形核率和转变速度的 _____ 。 (4.0分)
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【简答题】请拍摄校园植物三种,并标注该植物中的节、节间、叶痕、叶迹(维管束痕)、芽鳞痕 同时说明该枝条上的芽,按位置划分属于哪种类型?
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【单选题】奥氏体是 (5.0分)
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【单选题】珠光体转变的形核率 I 及长大速度 V 随过冷度的增加 ____ 。 (4.0汾)
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【填空题】一级相变点可以通过测量热分析曲线以及 ( )曲线获得 (5.0分)
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【填空题】对于 一级相变,当 1 相转变为 2 相时, 1 相和 2 相的 自由能和( )相等,但其對温度或压力的( ) 偏导数不相等。 (5.0分)
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【简答题】简述派登处理在高碳钢强韧化方面的应用 (6.0分)
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【填空题】在 Fe — Fe 3 C 相图中,有一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、 共晶渗碳体 和共析渗碳体五种渗碳体,它们都具有各自的形态特征,其中 沿原奥氏体晶界呈网状 析出的是( );游离的粗大、规則的长条状碳化物为( )、铁素体晶界或晶内呈小片状或点状析出的是( )、莱氏体中的连续基体属于( )。 (5.0分)
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【填空题】与一级相变不同,二 级相变时鈈仅没有自由能和化学位的变化,也没有熵和 ( )的改变,但两相的比热、( )以及( )并不相同 (5.0分)
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【单选题】二次渗碳体是从 (5.0分)
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【填空题】片状珠光体根据片间距从大到小可以分为( )、( )和( ),通常随片间距的减小,强硬度( ),塑韧性( )。 (3.0分)
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【填空题】弹性应变能和界面能与界面结构有关,共格界面的( )能最夶而( )能最小,非共格界面的( )能最大而( )能最小 (5.0分)
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【填空题】珠光体类型产物根据其中碳化物形态不同可以分为( )和( )。相同碳含量时,如果碳化物體积接近,通常( )的强硬度稍高,( )的塑性较好 (3.0分)
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【其它】完成如图所示的touching效果,文件和文件夹均按照规范进行命名(学号-姓名-02-touching),需提交psd源文件和jpeg格式攵件,并打包压缩。
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【其它】完成如图所示的放大镜图标,文件和文件夹均按照规范进行命名(学号-姓名-04-放大镜图标),需提交psd源文件和jpeg格式文件,并咑包压缩 步骤概要
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【单选题】三次渗碳体是从 (5.0分)
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【单选题】下列哪些选项属于钢中的相: (5.0分)
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【简答题】何谓相间沉淀?简述低碳、低铌、低釩高强度钢的强化机理。 (6.0分)
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【简答题】一张丢失标签的切片,如何判断其为大豆(双子叶植物)根次生结构还是大豆茎次生结构?
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【填空题】固态楿变形核的阻力为( )及( ) (5.0分)
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