① 相變熱的測定方法
(1)直接量熱。例如在等壓(壓力等於飽和蒸氣壓)下測定一定量液體蒸發所需的能量,算出蒸發熱。
(2)先測量不同溫度下的飽和蒸氣壓;然後用克勞修斯-克拉珀龍方程計算蒸發熱。許多物質的相變熱數據刊在有關手冊中,也可用經驗式計算。其中蒸發熱數據已較完備,經驗式的精度也較高。
② 如何正確的得到相變點
正確得到相變點可採用熱分析法、金相法、X射線衍射法、電子顯微分析法等多種方法。
相變點,意思是發生相變的臨界點。例如熔點、沸點、同素異晶轉變點、共晶點、包晶點等都是相變點。
不同相之間的相互轉變,稱為「相變」或稱「物態變化」。自然界中存在的各種各樣的物質,絕大多數都是以固、液、氣三種聚集態存在著。為了描述物質的不同聚集態,而用「相」來表示物質的固、液、氣三種形態的「相貌」。從廣義上來說,所謂相,指的是物質系統中具有相同物理性質的均勻物質部分,它和其他部分之間用一定的分界面隔離開來。例如,在由水和冰組成的系統中,冰是一個相,水是另一個相。α鐵、γ鐵和δ鐵是鐵晶體的三個相。不同相之間相互轉變一般包括兩類,即一級相變和二級相變。相變總是在一定的壓強和一定的溫度下發生的。
相變是很普遍的物理過程,它廣泛涉及到生產及科技工作。在物質形態的互相轉換過程中必然要有熱量的吸入或放出。物質三種狀態的主要區別在於它們分子間的距離,分子間相互作用力的大小,和熱運動的方式不同。因此在適當的條件下,物體能從一種狀態轉變為另一種狀態。其轉換過程是從量變到質變。例如,物質從固態轉變為液態的過程中,固態物質不斷吸收熱量,溫度逐漸升高,這是量變的過程;當溫度升高到一定程度,即達到熔點時,再繼續供給熱量,固態就開始向液態轉變,這時就發生了質的變化。雖然繼續供熱,但溫度並不升高,而是固液並存,直至完全熔解。
③ 如何利用dsc曲線確定溶液的相變點
如何利用dsc曲線確定溶液的相變點
DSC:差示掃描量熱計;
DTA:差熱分析.
我認為DSC(差示掃描量熱法)比較好,可以測定物質的熔點、比熱容、玻璃化轉變溫度、純度、結晶度等
差熱掃描量熱儀——測量的結果是溫度差
差示掃描量熱儀——測量的結果是熱流,定量性較好
差熱分析 (DTA)是在程序控制溫度條件下,測量樣品與參比物之間的溫度差與溫度關系的一種熱分析方法.差示掃描量熱法 (DSC)是在程序控制溫度條件下,測量輸入給樣品與參比物的功率差與溫度關系的一種熱分析方法.兩種方法的物理含義不一樣,DTA僅可以測試相變溫度等溫度特徵點,DSC不僅可以測相變溫度點,而且可以測相變時的熱量變化.DTA曲線上的放熱峰和吸熱峰無確定物理含義,而DSC曲線上的放熱峰和吸熱峰分別代表放出熱量和吸收熱量.
DTA與DSC區別的分析
DTA:差熱分析
DSC:差示掃描量熱分析.
兩者的原理基本相同,都是比較待測物質與參比物質隨溫度變化導致的熱性能的差別,同樣的材料可以得到形狀基本相同的曲線,反應材料相同的信息,但是實驗中兩者記錄的信息並不一樣.
DTA記錄的是以相同的速率加熱和冷卻過程中,待測物質因相變引起的熱熔變化導致的與參比物質溫度差別的變化.通常得到以溫度(時間)為橫坐標,溫差為縱坐標的曲線.
DSC實驗中同樣需要參比物質和待測物質以相同的速率進行加熱和冷卻,但是記錄的信息是保持兩種樣品的溫度相同時,兩者之間的熱量之差.因此得到的曲線是溫度(時間)為橫坐標,熱量差為縱坐標的曲線.
比較之下,因為DSC在實驗過程中,參比物質和待測物質始終保持溫度相等,所以兩者之間沒有熱傳遞,在定量計算時精度比較高.而DTA只有在使用合適的參比物的情況下,峰面積才可以被轉換成熱量.
再者,DSC適合低溫測量(低於700℃),而DTA適合高溫測量(高於700℃).
差熱分析法(DTA)
DTA的基本原理
差熱分析是在程序控制溫度下,測量物質與參比物之間的溫度差與溫度關系的一種技術.差熱分析曲線是描述樣品與參比物之間的溫差(ΔT)隨溫度或時間的變化關系.在DAT試驗中,樣品溫度的變化是由於相轉變或反應的吸熱或放熱效應引起的.如:相轉變,熔化,結晶結構的轉變,沸騰,升華,蒸發,脫氫反應,斷裂或分解反應,氧化或還原反應,晶格結構的破壞和其它化學反應.一般說來,相轉變、脫氫還原和一些分解反應產生吸熱效應;而結晶、氧化和一些分解反應產生放熱效應.
差熱分析的原理.將試樣和參比物分別放入坩堝,置於爐中以一定速率 進行程序升溫,以 表示各自的溫度,設試樣和參比物(包括容器、溫差電偶等)的熱容量Cs、Cr不隨溫度而變.在0-a區間,ΔT大體上是一致的,形成DTA曲線的基線.隨著溫度的增加,試樣產生了熱效應(例如相轉變),則與參比物間的溫差變大,在DTA曲線中表現為峰.顯然,溫差越大,峰也越大,試樣發生變化的次數多,峰的數目也多,所以各種吸熱和放熱峰的個數、形狀和位置與相應的溫度可用來定性地鑒定所研究的物質,而峰面積與熱量的變化有關.
④ 相變的焓差法
回答:
1、相變,物質從一種相轉變為另一種相的過程。物質系統中物理、化學性質完全相同,與其他部分具有明顯分界面的均勻部分稱為相。與固、液、氣三態對應,物質有固相、液相、氣相。
2、焓差法,全稱空氣焓差法或空氣焓值法,是一種測定空調機製冷、制熱能力的試驗方法。它對空調機的送風參數、回風參數以及循環風量進行測量,用測出的風量與送風、回風焓差的乘積確定空調機的能力 。
延伸:
任何氣體或氣體混合物只有一個相,即氣相。液體通常只有一個相即液相,但正常液氦與超流動性液氦分屬兩種液相。對於固體,不同點陣結構的物理性質不同,分屬不同的相,故同一固體可以有多種不同的相。例如,固態硫有單斜晶硫和正交晶硫兩相;碳有金剛石和石墨兩相。
不同相之間的相互轉變,稱為「相變」或稱「物態變化」。自然界中存在的各種各樣的物質,絕大多數都是以固、液、氣三種聚集態存在著。
為了描述物質的不同聚集態,而用「相」來表示物質的固、液、氣三種形態的「相貌」。從廣義上來說,所謂相,指的是物質系統中具有相同物理性質的均勻物質部分,它和其他部分之間用一定的分界面隔離開來。
例如,在由水和冰組成的系統中,冰是一個相,水是另一個相。α鐵、γ鐵和δ鐵是鐵晶體的三個相。不同相之間相互轉變一般包括兩類,即一級相變和二級相變。相變總是在一定的壓強和一定的溫度下發生的。
⑤ 物體變化的屬性,要通過哪種方式來表現
作為宇宙事件之一的中子星合並,其影響也是范圍廣大,同時也是黑洞誕生的方式之一!測量兩顆正在合並中子星引力波的機會,可以回答有關物質結構的一些基本問題。在合並過程中極高的溫度和密度下,科學家們已經推測出一種相變,在這種相變中中子溶解成它們的組成誇克和膠子。兩個國際研究小組報告了他們對引力波中這種相變特徵的計算結果,其研究發表在《物理評論快報》上。誇克,物質最小的組成部分,在自然界中從不單獨出現。它們總是緊緊地束縛在質子和中子中。然而,和太陽一樣重的中子星,卻只有法蘭克福這樣的城市那麼大,其核心密度如此之大
因此,確定了中子星合並引力波相變的一個可測量標准。並不是所有引力波信號的細節都可以用電流探測器測量到。然而,它們將成為可觀測的下一代探測器,以及與我們相對接近的合並事件。互補的方法來回答這個問題誇克物質提供兩個實驗:在GSI現有的HADES裝置上碰撞重離子,在GSI目前正在建設的反質子和離子研究設施(FAIR)上碰撞未來的CBM探測器,將產生壓縮核物質。在碰撞中,有可能產生類似中子星合並時的溫度和密度。這兩種方法都對核物質相變的發生及其基本性質提供了新見解。
⑥ 相變點是什麼
簡單些就是發生相變的臨界點。
可採用熱分析法、金相法、X射線衍射法、電子顯微分析法等多種方法測量,例如熔點、沸點、同素異晶轉變點、共晶點、包晶點等都是相變點;鐵碳相圖上的A1、A2、A3、A4、Acm也都是相變點。
⑦ 【求助】如何利用熱膨脹曲線測量不同溫度下的相轉變數
我覺得 應該是取了幾個特定的溫度在不同的冷卻速度下進行的相變體積分數進行測量,然後擬合出來的曲線。 謝謝交流,可即便是這樣也很不方便啊,在相變開始和結束的位置需要的點不少啊,這樣的話數據量還是相當大的啊,不知道有沒有其他方法renqiang10(站內聯系TA)你做的是什麼材料?DP鋼?你這篇論文能否發給我看一下。[email protected]_fling(站內聯系TA)理論上,是可以通過膨脹曲線來直接得到體積分數,通常採用的就是「杠桿定律」,但是這種方法對於兩相以上不再適用, 同時無法考慮濃度的變化問題。多數都是配合試驗來確定。 由膨脹曲線直接模擬體積分數的模型如果針對某個鋼種來做還是可以做到准確的,但是外延性就很差的,主要是一些參數,諸如熱膨脹系數等參數優化起來較難。一般在普碳鋼中經常使用模型直接得到體積分數,而微合金鋼中用的較少,因為誤差較大。所以你的這個圖形不排除是直接通過熱膨脹曲線藉助模型得到的。
⑧ 固態相變的內容
當一種固相由於熱力學條件(如溫度、壓力、作用於該固體的電場、磁場等)變化成為不穩定的時候,如果沒有對相變的障礙,將會通過相結構(原子或電子組態)的變化,轉變成更為穩定或平衡的狀態,此即發生「固態相變」。在金屬學中,相變常指一種組織在溫度或壓力變化時,轉變為另一種或多種組織的過程,如多晶型轉變、珠光體相變等。
人類對材料的使用決定於能夠得到和利用某些特定結構的微觀組織和分布,藉以獲得在使用條件下(如應力分布、磁場等)所需要的此種材料的加工或使用性能。這種組織結構包括電子組態、原子鍵合性質、原子或分子組態、構成的晶體結構及其中的晶體缺陷、晶體的形狀和分布(晶粒和金相組織),也包括它們當中的組織缺陷。因此研究固態相變對控制金屬、合金以及某些非金屬材料性能有極為重要的理論和實踐意義。
固態相變的研究包括下列幾個方面,並可據以將相變作出不同的分類。
相變晶體學──相結構及結構關系 相變晶體學研究相變前後相的結構,這些結構的相互關系,相界面兩側晶體原子排列的匹配的程度,生成相在原來的母相中析出的晶體平面(即慣析面habit plane),以及母相與新相之間的晶體學取向關系(orientation relationship)。如果相變時具有熱效應,吸熱相將具有較高的內能,鍵合有所減弱,從而影響一個原子的最近鄰和次近鄰原子的組態。伯格(M. J.Buerger)根據結構變化涉及的是最近鄰、次近鄰或更遠的原子,以及重組時是否需要原子重新組合,將相變進行分類,並指出需要原子位置的重組和鍵的破壞的相變,如低碳鋼從奧氏體中形成鐵素體,將需要較高的激活能,相變的速度較小;而當相變時只發生相對位移、轉動或鍵的畸變時,如奧氏體淬火時轉變為馬氏體,相變將具有較高速度。
研究相變前後的晶體學取向關系(如相互平行的晶面和晶向)對於相變機理的了解是必要的。這種取向關系和新相析出的形態及其在母相上的析出平面(慣析面),對相變後合金的性能有密切關系。
相變的金相學 宏觀材料相變產物的性質,特別是對組織敏感的性質如強度、斷裂韌度、延性、超塑性等,除了決定於晶體本身結構及所包含的晶體缺陷(繼承母相的或相變時產生的)以及它們所具有的性質外,還決定於相變後組成相的晶粒之間的相互關系,它們的形狀大小及其在母相中的分布等因素,如鋼中珠光體的粗細(即珠光體中滲碳體和鐵素體的厚度)將影響鋼的性能。相變的這個研究領域,稱為相變的金相學。相變後產物的金相組織,即新相的分布與母相的殘留量及分布,由母相及新相的晶體結構,相變的動力學(特別是相變的溫度、新相形成的速度),以及合金的成分等因素所控制。研究相變的這些方面及其相互關系是控制合金材料組織和性質的重要手段。金相組織及其性質還受母相的成分不均勻性,溶解或偏聚的雜質,析出的夾雜物及其分布,存在的晶體缺陷(如晶粒間界、位錯、層錯)以及加熱、冷卻和形變產生的缺陷等的影響。
相變熱力學 相變的發生是由於某一個固相在給定的熱力學條件下成為不穩定的物系,該固相就會具有通過結構或成分的變化使物系的自由能下降的趨勢。從原子或分子的組態變化來考慮,相變可以有三個基本方式:①結構變化,如熔化、凝固、多晶型轉變、馬氏體相變、塊型轉變(massive transformation);②成分的變化,如具有溶解度間隔(solubility gap)的物系中一個相分為兩種與原來結構相同而成分不同的相;③有序程度的變化,如黃銅的有序化。大多數轉變則兼具兩種或三種過程。這些變化都伴有相應的自由能變化(見合金熱力學)。
在相變時,物系的自由能保持連續變化,但其他熱力學函數如體積、焓、熵等發生不連續變化。根據 Gibbs自由能(即自由焓G)高階導數發生不連續的情況(階數),可以將相變相應地分級:相變時體積及熵變化間斷的相變為一級相變,如多晶型相變,它們伴有結構變化和相變潛熱。焓、熱膨脹與壓縮系數發生突變的相變為二級相變,如某些有序無序轉變。實際上除了超導轉變外,一般相變並不嚴格符合這些定義,而是介乎兩者之間。許多鐵磁體的居里點則屬於二級相變點。
相變熱力學主要研究相變發生的條件,其驅動力來源與大小,相變的終點和相變產物的相對穩定性。由於相變潛熱比點陣能小得多,相變點及平衡線的理論計算是復雜而困難的。
相變動力學 研究相變的發生和發展,相變速度和停止過程,以及影響它們的因素。許多相變在臨界溫度(即兩相自由能相等的溫度)以下用形核及長大的方式進行。在母相中經過一定孕育時間,產生新相的核,這些核常常以一定速率增多,在一定溫度下,每個核以一定速率長大,一直到受阻或自由能條件變為不利。由於新相形核時單位體積的自由能減少,而新相表面的表面自由能增加,矛盾統一的結果是新相的晶核必須具有或超過一定臨界尺寸(rc)才是穩定的,稱為臨界晶核。它們繼續長大才能導致體系的自由能下降。
臨界尺寸的晶核是由原子熱運動引起新相組態的起伏所產生, 如N表示單位體積母相中的新相形核地點的總 數,nc為具有臨界尺寸的晶核數,ΔGc為形成臨界晶核單位體積的自由能 ,k是玻耳茲曼(Boltzmann)常數,T 是轉變溫 度,則
nc=N exp(-ΔGc/kT)
臨界尺寸的晶核出現後,有的長大,有的縮小, 為了獲得能夠長大的晶核,鄰近原子必須向臨界晶核表面上 躍遷,使其尺寸超過rc。如這種躍遷的激活能為Ea,則形核率R為
R=A exp[(-ΔGc+Ea)/kT]
溫度、壓力、成分、形變等對形核率都有重要影響。 上述形核方式假定形核地點均勻分布於母相之中,稱為 「均勻形核」。如果母相存在晶體缺陷及界面(包括晶粒間界及孿晶界) 、成分偏析、第二相及各種夾雜物,那麼 它們有可能提供有利的形核條件,使晶核在某些地點優先形成, 稱為「非均勻形核」。
新相晶體的長大通過臨界晶核的增大進行,原子從母相通過界面轉移到新相。這種轉移可以通過擴散進行, 也可用非擴散位移──改變近鄰原子位置來完成, 或兼而有之。晶核的長大可以由體擴散、界面擴散或沿位錯擴散 控制,這時長大率,為球狀新相的平均尺寸:體擴散為主要原子輸運方式時 , 垝∝t1/3;為表面或界面擴散所控制 時,∝t1/2;為位錯擴散控制時,則∝t1/5。 如長大由相界面的運動控制時,長大速度VF與長大時間t成線性關系, VF∝t。但此種線性關系並不一定表徵長大系界面運動控制 ,如枝晶長大或共析體的長大與時間也具有線性關 系。
新相的形狀決定於長大速率的方向性,它受晶面的界面張力、 表面或界面雜質吸附、溫度和濃度梯度等影 響。如生鐵中石墨沿基面方向長大,成為片狀石墨; 如沿垂直於基面方向長大,則成為扇形石墨的復合體,即球 狀石墨。
新相的生成量則決定於新相的形核數和長大終止的尺寸。在某些情況下,母相可以完全轉變為新相(如珠光體相變,見共析分解),或轉變一部分(如脫溶分解);也可以由於新相被晶界、新相周圍的母相中產生的應力、范性形變、或成分的變化所限制,終止長大,使新相的增加在達到化學平衡以前停止。
相變的進程受許多因素,如溫度、靜液壓、應力和應變、晶體缺陷、形變速度,以及電場、磁場、重力場等影響。它們通過不同機理影響相變進程,如溫度影響兩相自由能的變化,擴散速度,獲得相變激活能的幾率等;晶體缺陷則影響新相生核的地點、擴散通道和擴散機理以及新相長大的助力和阻力等等。
沒有成分變化的相變,如鐵鎳合金的馬氏體相變,可以在導致相變的外界條件(如溫度)反轉時發生逆轉,但由於來程相變時能量的消耗或晶體中相變阻力的增加(如晶體缺陷增加),可以使逆轉出現滯後現象。
相變機理學 研究相變的方式和分類。由於機理不同,相變可以有許多方式:
擴散型相變 相變以形核和擴散長大方式進行,相變中發生基體原子擴散和成分的變化。這種相變可以有各種形式:
①從過飽和固溶體中析出新相即脫溶。析出時,在新的熱力學穩定相生成前可以經過各種介穩狀態,如鋁銅合金中析出穩定的 CuAl2相以前形成原子異相聚集體,Guinier-Preston區。這種相變稱為「連續脫溶」(con-tinuous precipitation)。
②過飽和相分解時,可以從母相內局部開始,向前擴展。其中一相是經過脫溶及再結晶的母相,另一相為新相,稱為「不連續脫溶」(discontinuous precipitation)。
③如母相具有二元(或三元)共析成分,則在共析分解溫度以下轉變為兩個(或三個以上)新相,一般具有兩相(或三相)相間的共析組織,在鋼、銅鋁合金中,共析組織經蝕刻後在顯微鏡下觀察具有珠母光澤、稱為珠光體,這種相變稱為「珠光體相變」。這些分解產物在升溫時,通過固溶反應在相變點以上轉變成為高溫相。
無擴散型相變 又稱馬氏體型相變。即相變過程中不發生擴散,只通過材料的一定體積的切變,以很高的速度發生晶體結構變化,各原子或分子只有相對位移。這種相變大多數在降溫時發生,但也有在恆溫下進行的。它不僅在某些純金屬及許多合金如鋼中及無機化合物中發生,也在有機化合物中出現,如聚乙烯在應力作用下的斜方晶系向單斜晶系轉變(見馬氏體相變)。
貝氏體型相變 這是介乎上述兩者之間的相變。在這種相變過程中,基體以類似無擴散相變的方式進行,但一部分組元如鋼中奧氏體內的碳,發生擴散,從新相的基體脫溶,在新相內析出,或擴散到奧氏體中,或從基體的母相中以形核長大方式析出第二相。由於局部擴散,相變可以在恆溫下發生。在溫度較低區域,基體的原子運動更接近馬氏體(下貝氏體),在較高溫度時原子的運動尚有待進一步研究(見貝氏體相變)。
「塊型」轉變 在某些純金屬或合金中,如純鐵和β- 黃銅,母相原子以擴散方式發生結構變化轉入新相,而不發生成分變化,新相長大速度很高,並可以越過母相晶粒界。這種熱激活多晶型性相變的產物成塊狀,最早由格雷寧格(A.B.Greninger)在研究銅鋁合金β→α相變時發現,後來由馬薩爾斯基(T.B.Massalski)等進行了較細致的研究,所以稱為Grininger-Massalski或G-M相變。在英文文獻中稱為」塊型」轉變(massive transfor-mation)。這種相變的機理還有待澄清。
有序無序轉變 這種轉變一般有三種類型:①位置無序化,固體中原子排列可以完全有序、完全無序或兩者之間。在有序態時,一個組元的原子均佔有晶胞中一定位置,而無序態時則處於任意位置。②取向無序化。③電子或核自旋無序化,如磁轉變(鐵磁-順磁)等。
晶體中的缺陷亦可發生位置的有序化,如空位的有序排列。形變後晶體在受熱回復時,位錯重組為規則排列,導致晶粒中產生晶畦,這種晶畦化現象(polygoniza-tion)也可以認為屬於這個類型。
spinodal分解 在二元系合金及玻璃體中,當自由能對成分的二次導數,自由能對成分曲線向下彎時,任何成分起伏將導致自由能下降,這時將自發地發生上坡擴散,形成成分不同的尺寸為幾十至幾百埃的區域,區域大小隨分解溫度下降而縮小。吉布斯(J. W.Gibbs)稱為亞穩限(the limit of metastability)後來被描述為spinodal,即有兩弧相交的尖點的曲線,因而這種轉變被稱為spinodal分解。有各種譯名,也可以稱為亞穩分域。
玻璃態及介晶態固體的轉變──晶化 (crystalli- zation of amorphous state) 液體過冷形成玻璃體,即非晶態固體,通過其他途徑如輻照、氣相沉積等也可以形成非晶態。非晶態固體在一定溫度下會轉變為熱力學更為穩定的晶體或微晶。非晶態及微晶的金屬和非金屬材料具有許多特殊性能,這些性能及晶化都有待進一步研究(見非晶態金屬)。
某些物質,主要是具有高度不對稱形狀的長鏈有機化合物,在完全液化前經過一系列介晶態(mesomorphic或 paracrystalline phase)。它們具有晶體的X射線衍射象和液體的不能承受剪切力的流變行為,因此,也稱為液晶。在介晶態時,長鏈分子可以平行排列,但鏈端與鏈端的鍵合削弱,使晶體具有層狀性質,稱為層列相(smectic phase)。在更高溫度、層列消失,但保留了鏈的取向排列,成為向排列(nematic phase),溫度繼續升高,在一定溫度完全液化。有些化合物,可以經過幾個層列間相變。
相變機理示意圖 對於合金中各類相變,克里斯琴(Christian)曾根據它們的原子運動的異同,圖示了它們的關系,附圖(見上頁)是經過略有增改的示意圖。它適用於原子或分子組態發生變化的相變,但不包括電子組態變化的相變。
相變預效應及軟模 在擴散相變中,相變發生以前,固溶體中空位或原子聚集、或與位錯及其他晶體缺陷結合形成絡合體或過渡相。軟模(soft mode)是指固體點陣的振動模,由於振動能量量子化的結果,在溫度鄰近相變點時,其頻率平方接近於零。在有些馬氏體型相變前、觀察到點陣的失穩,即聲子模的軟化現象。軟模也可以在其他相變中觀察到:如磁轉變(如KCoF3),鐵電轉變(如SrTiO3),超導轉變(如Nb3Sn),金屬態-絕緣體相變(如MoO2)。這些效應可以用彈性常數、電阻、彌散 X射線衍射、中子散射、喇曼譜、正電子湮沒等進行研究,其結果有助於對相變機理的了解。
相變的應用 相變伴隨有物理(包括磁學、電學及介電性質)、力學、化學性質,甚至外形(如形狀記憶合金)的變化。可通過這些變化進行相變的研究;而利用相變可以控制材料的性能,並可以利用相變時材料性質的變化製成器件。 臨界尺寸的晶核是由原子熱運動引起新相組態的起伏所產生,如N表示單位體積母相中的新相形核地點的總數,nc為具有臨界尺寸的晶核數,ΔGc為形成臨界晶核單位體積的自由能,k是玻耳茲曼(Boltzmann)常數,T 是轉變溫度,則
nc=N exp(-ΔGc/kT)
臨界尺寸的晶核出現後,有的長大,有的縮小,為了獲得能夠長大的晶核,鄰近原子必須向臨界晶核表面上躍遷,使其尺寸超過rc。如這種躍遷的激活能為Ea,則形核率R為
R=A exp【(-ΔGc+Ea)/kT】
溫度、壓力、成分、形變等對形核率都有重要影響。上述形核方式假定形核地點均勻分布於母相之中,稱為「均勻形核」。如果母相存在晶體缺陷及界面(包括晶粒間界及孿晶界)、成分偏析、第二相及各種夾雜物,那麼它們有可能提供有利的形核條件,使晶核在某些地點優先形成,稱為「非均勻形核」。
新相晶體的長大通過臨界晶核的增大進行,原子從母相通過界面轉移到新相。這種轉移可以通過擴散進行,也可用非擴散位移──改變近鄰原子位置來完成,或兼而有之。晶核的長大可以由體擴散、界面擴散或沿位錯擴散控制,這時長大率,為球狀新相的平均尺寸:體擴散為主要原子輸運方式時, 垝∝t1/3;為表面或界面擴散所控制時,∝t1/2;為位錯擴散控制時,則∝t1/5。如長大由相界面的運動控制時,長大速度VF與長大時間t成線性關系, VF∝t。但此種線性關系並不一定表徵長大系界面運動控制,如枝晶長大或共析體的長大與時間也具有線性關系。
新相的形狀決定於長大速率的方向性,它受晶面的界面張力、表面或界面雜質吸附、溫度和濃度梯度等影響。如生鐵中石墨沿基面方向長大,成為片狀石墨;如沿垂直於基面方向長大,則成為扇形石墨的復合體,即球狀石墨。
⑨ 二元金屬相圖一般用什麼方法測定,「二元金屬相圖」是採用什麼方法
提起二元金屬相圖一般用什麼方法測定,大家都知道,有人問「二元金屬相圖」是採用什麼方法,另外,還有人想問二元合金相圖(很好很強大),你知道這是怎麼回事?其實二組分金屬相圖的繪制思考題匯總,下面就一起來看看「二元金屬相圖」是採用什麼方法,希望能夠幫助到大家!
1、合金凝固過程有哪些相形成。2、可以計算各溫度下,平衡相的相對含量。3、可以簡單的看出合金的一些工藝性能和機械性能
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1.有一失去標簽的Pb-Sn合金樣品,用什麼方以確定其組成?
答:將其熔融、冷卻的同時記錄溫度,作出步冷曲線,根據步冷曲線上拐點或的溫度,與溫度組成圖加以對照,可以粗略確定其組成。
2.總質量相同但組成不同的Pb-Sn混合物的步冷曲線,其水平段的長度有什麼不同?為什麼?答:(1)混合物中含Sn越多,其步冷曲線水平段長度越長,反之,亦然。(2)因為Pb和Sn的熔化熱分別為23.0和59.4jg-1,熔化熱越大放熱越多,隨時間增長溫度降低的越遲緩,故熔化熱越大,樣品的步冷曲線水平段長度越長。
3.有一失去標簽的Pb-Sn合金樣品,用什麼方以確定其組成?
4.總質量相同但組成不同的Pb-Sn混合物的步冷曲線,其水平段的長度有什麼不同?為什麼?
(查表:Pb熔點℃,熔化熱23.0jg-1,Sn熔點℃,熔化熱59.4jg-1)
5、何謂熱分析法?用熱分析法繪制相圖時應注意些什麼?
熱分析法是相圖繪制工作中的一種常用的實驗方法,按一定比例配製均勻的液相體系,讓他們緩慢冷卻,以體系溫度對時間作圖,則為步冷曲線。曲線的轉折點表徵了某一溫度下發生的相變的信息。
6、為什麼要控製冷卻速度,不能使其迅速冷卻?
答:使溫度變化均勻,接衡態,必須緩慢降低溫度,一般每分鍾降低答:使混合液充分混融,減小測定誤差。
事先測出入射光的頻率,然後由小頻率逐漸改為大頻率,當剛好有電子逸出時記錄入射光的頻率,根據w=hγ算出。
有實驗測量繪出漸冷曲線,然後有間歇點等作出相圖
主要看圖的共熔點,分析之
金屬相圖應該是顯示和分析金屬的金相結構用的。
相同成分的金屬,如果金相結構不同,機械性能會有顯著不同。
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⑩ 金屬相變過程的體積膨脹,金屬熱膨脹系數,計算公式是怎樣的
提起金屬相變過程的體積膨脹,大家都知道,有人問金屬加熱膨脹的實質是什麼?另外,還有人想問請教金屬相變對體積的影響?你知道這是怎麼回事?其實金屬的熱膨脹率是什麼?,下面就一起來看看金屬熱膨脹系數,計算公式是怎樣的?希望能夠幫助到大家!
分析如下:
1、金屬在℃到℃之間熱膨脹系數是11-1610-6/℃,膨脹長度=金屬長度溫度差熱膨脹系數;
2、鎢鋼在℃到℃之間熱膨脹系數6-710-6/℃,膨脹長度=金屬長度溫度差熱膨脹系數;
拓展資料
熱膨脹系數影響因素
1:化學礦物組成。
熱膨脹系數與材料的化學組成、結晶狀態、晶體結構、鍵的強度有關。組成相同,結構不同的物質,膨脹系數不相同。通常情況下,結構緊密的晶體,膨脹系數較大;而類似於無定形的玻璃,往往有較小的膨脹系數。鍵強度高的材料一般會有低的膨脹系數。[4]
2:相變。
材料發生相變時,其熱膨脹系數也要變化。純金屬同素異構轉變時,點陣結構重排伴隨著金屬比容突變,導致線膨脹系數發生不連續變化。
3:合金元素對合金熱膨脹有影響。
簡單金屬與非鐵磁性金屬組成的單相均勻固溶體合金的膨脹系數介於內組元膨脹系數之間。而多相合金膨脹系數取決於組成相之間的性質和數量,可以近似按照各相所佔的體積百分比,利用混合定則粗略計算得到。
4:織構的影響。
單晶或多晶存在織構,導致晶體在各晶向上原子排列密度有差異,導致熱膨脹各項異性,平行晶體主軸方向熱膨脹系數大,垂直方向熱膨脹系數小。
5:內部裂紋及缺陷也會對熱膨脹系數產生影響。
物價上漲和下跌表現就是物價波動
實質是貨幣供給的波動(貨幣供給增加則通貨膨脹)溫和的通貨膨脹無危害未預期的通脹會導致債權人和債務人之間任意的財富再分配通貨緊縮通常是衰退的前兆
解決方法——穩定的貨幣供給
實質是分子距離變大。一切物質都是由分子組成的,分子在不斷地運動,當物體受熱時,了能量,從而使分子的無規則運動加快,分子間距離加大.這樣,原來的體積就容納不下分子的活動了,所以就發生了膨脹,又重新到達新的平衡。
在加熱條件下,金屬原子間的距離增大,所以金屬加熱體積膨脹。
審閱專家石季英
熱膨脹[1]通常是指外壓強不變的情況下,大多數物質在溫度升高時,其體積增大,溫度降低時體積縮小。熱膨脹與溫度、熱容、結合能以及熔點等物理性能有關。影響材料膨脹性能的主要因素為相變、材料成分與、各異性的影響。熱膨脹的測量方要包括光學法、電測法和機械法。詞條在最後還給出了常見液體的體膨脹系數與各種金屬的線性膨脹系數。熱膨脹thermalexpansion冷縮repengzhang材料物理學
物理本質影響的因素
其他熱膨脹
常見系數
各種金屬系數
基本介紹
物體因溫度改變而發生的膨脹現象叫「熱膨脹」[2]。通常是指外壓強不變的情況下,大多數物質在溫度升高時,其體積增大,溫度降低時體積縮小。在相同條件下,氣體膨脹最大,液體膨脹次之,固體膨脹最小。也有少數物質在一定的溫度范圍內,溫度升高時,其體積反而減小。因為物體溫度升高時,分子運動的平均動能增大,分子間的距離也增大,物體的體積隨之而擴大;溫度降低,物體冷卻時分子的平均動能變小,使分子間距離縮短,於是物體的體積就要縮小。又由於固體、液體和氣體分子運動的平均動能大小不同,因而從熱膨脹的宏觀現象來看亦有顯著的區別。
線(體)膨脹系數:溫度升高1K時,物體的長度(體積)的相對增加量。
物理本質
固體材料的熱膨脹本質[3],歸結為點陣結構中質點間平均距離隨溫度升高而增大。按照簡諧振動理論解釋:溫度變化只能改變振幅的大小不能改變平衡點的位置。材料的熱膨脹來自原子的非簡諧振動。用非簡諧振動理論解釋熱膨脹機理。(利用在相鄰原子之間存在非簡諧力時,原子間的作用力曲線和勢能曲線解釋。)
(1)用作用力曲線解釋
質點在平衡位置兩側受力不對稱,即合力曲線的斜率不等。
熱膨脹物理本質
當r<r0時,曲線的斜率較大,斥力隨位移增大的較快,即位移距離x,所受合力大;
當r>r0時,曲線的斜率較小,引力隨位移增大的較慢,即位移x距離,所受合力小。
在這樣的受力情況下,質點振動的平衡位置不在r0處,而要向右移。因此,相鄰質點間的平均距離增加。
溫度越高,振幅越大,質點在平衡點兩側受力不對稱越顯著,平衡位置向右移動越多,晶胞參數越大,膨脹越大。
(2)用勢能曲線解釋
橫軸的平行線E1、E2…與橫軸之間的距離分別代表溫度T1、T2…時質點振動的總能量。
勢能曲線
E1、E2…與勢能曲線的兩個交點(勢能最大處)對應兩個原子最遠和最近位置,線段的中點為原子振動的中心位置。
勢能曲線不是嚴格對稱的拋物線,即勢能隨原子間距的減小,比隨原子間距的增加而增加得迅速。
由於原子的能量隨溫度增加而增加,結果:原子振動的平均位置隨溫度升高沿AB曲線變化,溫度越高,平均位置移得越遠,膨脹越大。與溫度熱容
格律乃森定律:[4]熱膨脹系數與定容比熱容成正比,它們有相似溫度依賴關系,在低溫下隨溫度升高急劇增大,而到高溫則趨於平緩。
與結合能熔點
熔點較高的金屬具有較低的膨脹系數。線膨脹系數和熔點的關系可由經驗公式表示如下:
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