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1、第九章馬氏體相變與形狀記憶合金

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第九章馬氏體相變與形狀記憶合金

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　　1、第九章第九章馬氏體相變馬氏體相變與與形狀記憶合金形狀記憶合金9.1相變概述相變概述一、相（phase）系統中具有確定成分和結構的部分叫做相，同一相中的物理性質和化學性質完全相同。

　　相與相之間有分界面，可用機械的方法將它們分開。

　　系相與相之間有分界面，可用機械的方法將它們分開。

　　系統中存在的相可以是穩定的、亞穩的或不穩定的。

　　系統在某一統中存在的相可以是穩定的、亞穩的或不穩定的。

　　系統在某一熱力學條件下，只有能量最小的相才是最穩定的。

　　系統的熱力熱力學條件下，只有能量最小的相才是最穩定的。

　　系統的熱力學條件改變時，自由能會發生變化，相的結構也相應發生變化。

　　二、相變（phasetransformation）1.相變隨外在約束條件的改變，發生相的結構變化過程稱為相變。

　　2.相變過程a）狹義的相變過程相變前后化學組成不發生變化，相變過程是個物理過相變前后化學組成不發生變化，相變過程是個物理過程而不涉及化學反應，如液體蒸發、程而不涉及化學反應，如液體蒸發、-石英與磷石英間石英與磷石英間的轉變。

　　b)廣義的相變過程包括過程前后相的組成發生變化，相變過程可能有包括過程前后相的組成發生變化，相變過程可能有反應發生。

　　相變的分類相變的分類分類方法有很多，目前有以幾種：一、按物質狀態劃分一、按物質狀態劃分二、從熱力學。

　　3、角度劃分二、從熱力學角度劃分三、按相變發生的機理來劃分三、按相變發生的機理來劃分1.一級相變：在臨界溫度、壓力時，化學位的一階偏導數不相等的相變。

　　相變時：體積V，熵S，熱焓H發生突變PPTUTU21TTPUPU21STUPVPUT二、從熱力學角度劃分：二、從熱力學角度劃分：根據相變前后熱力學函數的變化，可將相變分為一級相變、二級相變和高級相變2.二級相變：在臨界溫度、臨界壓力時，化學位的一階偏二級相變：在臨界溫度、臨界壓力時，化學位的一階偏導數相等，而二階偏導數不相等的相變。

　　因為：恒壓熱容材料壓縮系數材料體膨脹系數TC。

　　4、TUPP22VPUT22TTVV1VPTU2PTVV1所以二級相變時，系統的化學勢、體積、熵無突變，但所以熱容、熱膨脹系數、壓縮系數均不連續變化。

　　000PC3.高級相變：在臨界溫度，臨界壓力時，一階，二階偏導數相等，而三階偏導數不相等的相變成為三級相變。

　　實例：量子統計愛因斯坦玻色凝結現象為三級相變。

　　推論推論：自由焓的自由焓的n-1階偏導連續，階偏導連續，n階偏導不連續階偏導不連續時稱為高級相變。

　　二級以上的相變稱為高級相變，一時稱為高級相變。

　　二級以上的相變稱為高級相變，一般高級相變很少，大多數相變為低級相變。

　　5、1、成核成核-生長機理生長機理（nucleation-growthtransition)2、斯賓那多分解、斯賓那多分解（spinodaldecomposition)3、馬氏體相變、馬氏體相變（martensitephasetransformation）4、有序有序-無序轉變無序轉變（disorder-ordertransition）馬氏體相變馬氏體相變新相與母相的結構不同，但成分相同新相與母相的結構不同，但成分相同。

　　鋼鐵中高溫奧氏體珠光體鋼經高溫淬火后，當母相奧氏體快速冷卻時，奧氏體轉變成片狀或針狀新相，新相與母相的成分相同，新相結構由面心立方轉變為體心四方，形成的。

　　以晶格轉變為主的位移型無擴散相變統稱為馬氏體相變。

　　馬氏體相變馬氏體相變馬氏體相變的特點馬氏體相變的特點：新舊成分不變，原子只做有規則的重排而不進行擴散。

　　新舊成分不變，原子只做有規則的重排而不進行擴散。

　　1)母相和馬氏體之間不改變結晶學方位的關系母相和馬氏體之間不改變結晶學方位的關系新相總是沿著一定的晶體學面形成，新相與母相之間有嚴格的取向關系，靠切變維持共格關系。

　　2）點陣切變表面浮凸馬氏體轉變速度很快，存在慣習面和缺陷馬氏體轉變速度很快，存在慣習面和缺陷4)馬氏體相。

　　7、變過程也包括成核和長大由于相變時長大的速率很大由于相變時長大的速率很大，整個動整個動力學決定于成核過程，成核功也就成為相變力學決定于成核過程，成核功也就成為相變所必需的驅動力。

　　也就是說，冷卻時需過冷至一定溫度使具有足夠的成核驅動力時，才至一定溫度使具有足夠的成核驅動力時，才開始相變。

　　馬氏體轉變的熱力學馬氏體轉變的熱力學（一）馬氏體轉變的熱力學（一）馬氏體轉變的熱力學條件條件11、相變驅動力、相變驅動力馬氏體轉變與其它類型的轉變有許多不同之處，但仍然是熱學性的，即即相變的相變的驅動力仍是馬氏體與母相之驅動力仍是馬氏體與母相之間的體積自由能之。

　　馬氏體轉變的熱馬氏體轉變的熱力學條件是必須在一力學條件是必須在一定的過冷度下轉變才定的過冷度下轉變才能進行。

　　通常把通常把Ms與與As之之差稱為馬氏體轉變的差稱為馬氏體轉變的熱滯。

　　熱滯的大小，視合金的種類和合金視合金的種類和合金的成份而異，的成份而異，Fe系合系合金的熱滯可高達金的熱滯可高達200以上，而有的合金，以上，而有的合金，其熱滯僅十幾度到幾其熱滯僅十幾度到幾十攝氏度，例如：十攝氏度，例如：AuCd、AgCd。

　　Fe系合金馬氏體轉變的熱力學特點是具有很大的系合金馬氏體轉變的熱力學特點是具有很大的熱滯，必須在很大的過冷度下才能發生馬氏體。

　　9、轉變，熱滯，必須在很大的過冷度下才能發生馬氏體轉變，一般的馬氏體轉變都須要在降溫過程中不斷進行，等一般的馬氏體轉變都須要在降溫過程中不斷進行，等溫保持馬氏體轉變將終止進行。

　　逆轉變的熱力學特征與冷卻時的剛好相反，過熱逆轉變的熱力學特征與冷卻時的剛好相反，過熱度，逆轉變是在升溫過程中進行的。

　　As是逆轉變的開是逆轉變的開始點，終了點為始點，終了點為Af，As與與Ms之差視合金的種類不同而之差視合金的種類不同而不同。

　　MsMs的物理意義的物理意義母相和馬氏體兩相之間的體積自由能之差達到母相和馬氏體兩相之間的體積自由能之差達到相變所。

　　MsMs、AsAs之間的關系：之間的關系：Ms、As都是合金成都是合金成分的函數，不同的合分的函數，不同的合金系金系As與與Ms之差是之差是不同的，例如，不同的，例如，Fe-Ni合金中合金中As較較Ms高高420，Au-Cd合金合金中中As較較Ms僅高僅高16。

　　9.2熱彈性馬氏體相變熱彈性馬氏體相變1.非熱彈性馬氏體相變非熱彈性馬氏體相變非熱彈性馬氏體的熱滯后現象嚴重，FeNi合金AS一Ms約400。

　　連續冷卻中不斷形成馬氏體，而且每個馬氏體片都是以極快的速率長到最后大小，進一步降溫中，馬氏體片不再長大。

　　馬氏體量由成核率和馬氏體片的大小來確定，與馬氏體片的生長速率無關，相變速率是降溫速率的函數。

　　2.熱彈性馬氏體相變熱彈性馬氏體相變相變溫度滯后很小，約10，相變速率不僅與成核率有關，也與馬氏體生長速率有關，馬氏體生長速率受冷卻速率的控制。

　　熱彈性馬氏體的逆相變中，所需的過熱不大，馬氏體連續收縮。

　　3.熱彈性馬氏體相變的晶體學特征熱彈性馬氏體相變的晶體學特征相變時不發生局部塑性形變的二元及多元合金才可能產生熱彈性馬氏體相變。

　　母相和馬氏體相比容不同，只有當母相的彈性足夠高時，不至于在相變時產生局部塑性變形。

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　　利用CO2軸流激光加工機對40Cr鋼表面進行激光熔凝硬化處理。

　　利用掃描電子顯微鏡、金相顯微鏡和顯微硬度計研究了不同工藝下熔凝硬化層及基體的顯微組織和硬度分布特征。

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　　隨著各國科學技術越來越發達，很多國家已經實現進入太空的愿望。

　　人類的探索一直在進行，當前全世界有近600人進入太空，但探索是一項偉大而危險的事業，其過程也不是一帆風順的。

　　目前為止，已有19人在執行任務的時候死亡。

　　在太空中死亡的人其實在死亡的19人中，真正在太空死亡的只有3人，其他人大多是在火箭發射或者著陸階段死亡的。

　　這3人曾乘坐聯盟11號登錄世界第一個空間站，然而在返航過程中任務卻失敗了。

　　可這3名宇航員沒有被流放到太空中，只是由于在執行任務時減壓操作失誤，艙內的環境瞬間變。

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