相變機制簡介

相變機制是相變理論關注的核心問題之一，由于不可能直接觀察相變的原子過程，往往要借助一些間接的實驗結果，通過理論分析來推測相變機制，比如位移型相變，在相變過程中不涉及原子擴散，所以新相與母相應該成分一致，并且兩相的品體點陣存在確定的對應關系，如果母相顯有序結構，則新相也應為有序結構。所以原則上可以通過能譜法測定成分分布，用X射線或電子衍射測定的品體學取向關系與有序度來判斷相變機制。

歷史上還曾利用一些簡便有效的方法來研究相變機制，如將表面拋光的樣品迅速變眼到相變溫度、若相變?yōu)槲灰菩偷?，則切變將引起表面浮突，若相變?yōu)槲灰菩偷?，由于新相與母相間要滿足特定的取向關系，新相長大時必不能貫穿母相品界；位移型相變由于產生的應變較大，新相的品形一般呈片狀，所以金相觀察也有助于了解相變機制，另外，位移型相變由于不涉及擴散，且勢全較低，往往在較低溫度也能高速進行，所以相變動力學測量有時也有助于隔明相變機制。

雖然目前可用于相變機制分析的手段很多，對許多相變的機制學術界也已達成共識，但一般設來，還沒有判定式的方法可資利用，如有些擴散型相變產物與母相成分也是一致的。兩相有確定的取向關系與新相長大時不貫穿母相品界也可以白因于為降低界面能，每相與新相間以某些面為界面。數(shù)子貳配教好，面有人認為母相與新相的比然容不同也可造成表面容突現(xiàn)象。正因為對許多實驗結果的等釋不償一性，至今對某些相變的機制認識上仍存在嚴重分技，如貝氏體相變的研究歷來分為擴散與切變兩大學派，雖經(jīng)過長期爭論但卻不能統(tǒng)一，對鍋中馬氏體相變時有無碳擴散也一直存在不同看法。

激光處理后的馬氏體組織由板條型和孿晶型馬氏體組織組成。其中板條馬氏體比例較常規(guī)熱處理名，該馬氏體組織中的位錯密度相當高，隨著功率密度的增加，平均位錯密度也增加，晶粒邊界的位錯密度可達1011~ 1012/cm2,Fe-C 合金激光淬火后的馬氏體組織明顯細化，馬氏體晶粒尺寸細小，亞結構尺寸也減小因而使表面硬度提高。同時由于激光淬火時冷速很大，碳原子來不及擴散，從而使馬氏體相的碳含量提高，導致提高了淬火硬度。

激光淬火的效果用硬化層的宏觀和微觀特征來判斷,宏觀特征如硬化層深度、均勻性、硬度值等; 微觀特征如相組成、相結構等。它們受到激光淬火工藝的影響,同時也與金屬材料本身的特征，即材料的相變溫度、材料內部質量、熱量傳遞特性、材料內部的溫度分布及材料的組織特征等因素有關。

相變的類型很多，根據(jù)相變的某種屬性的特征可作粗線條的分類：根據(jù)熱力學函數(shù)可分為一級相變、二級相變；根據(jù)對抗?jié)q落的穩(wěn)定性分為連續(xù)相變、非連續(xù)相變；根據(jù)新相生長時的控制環(huán)節(jié)，可分為擴散控制的相變和界面控制的相變；根據(jù)新相生成時原子遷移的特點，分為有擴散相變（散漫移動式相變）、無擴散相變（行列移動式相變）等。還有，由傳質控制的相變，或由傳熱控制的相變（凝固）等。當然，有些相變不是這樣截然劃分所能概括的。礦物學家和陶瓷材料科學家在傳統(tǒng)上將相變分為重構型相變和位移型相變，前者指相變時將原有的化學鍵拆開重新結合成新鍵而構成新晶體，后者則指相變時僅涉及結合鍵的長度和夾角大小的改變 。2100433B

在含有亞穩(wěn)t- ZrO₂的陶瓷中，當裂紋擴展進入含有t相晶粒的區(qū)域時，裂紋尖端周圍的部分t相將在裂紋尖端應力場的作用下，發(fā)生t→m相變，形成一個相變過程區(qū)。在過程區(qū)內，一方面，由于裂紋擴展而產生新的裂紋表面，需要吸收一部分能量；另一方面，相變引起的體積膨脹效應也要消耗能量；同時相變的晶粒由于體積膨脹而對裂紋產生壓應力，阻礙裂紋擴展。由此可見，應力誘導的這種組織轉變消耗了外加應力，降低了裂紋尖端的應力強度因子，使得本可以繼續(xù)擴展的裂紋因能量消耗造成驅動力減弱而終止擴展，從而提高了材料的斷裂韌性。相變發(fā)生后，若要使裂紋繼續(xù)擴展，必須提高外加應力水平。這樣隨應力水平的不斷提高，裂紋會繼續(xù)向前擴展。值得注意的是，在相變作用下，裂紋擴展的阻力會越來越大，擴展越來越困難。