Бездиффузионное преобразование - Diffusionless transformation - Wikipedia
 | Эта статья поднимает множество проблем. Пожалуйста помоги Улучши это или обсудите эти вопросы на страница обсуждения. (Узнайте, как и когда удалить эти сообщения-шаблоны) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)
|
А бездиффузионное преобразование это изменение фазы что происходит без дальнего распространение из атомы а скорее за счет некоторой формы кооперативного однородного движения многих атомов, которое приводит к изменению кристаллической структуры. Эти движения небольшие, обычно меньше, чем межатомные расстояния, и атомы сохраняют свои относительные отношения. Упорядоченное движение большого числа атомов заставляет некоторых называть их военный трансформации в отличие от гражданское лицо фазовые переходы на основе диффузии.[1]
Наиболее часто встречающееся преобразование этого типа - это мартенситный трансформация, которая, вероятно, является наиболее изученной, но является лишь одним из подмножеств недиффузионных трансформаций. Мартенситное превращение в стали представляет собой наиболее экономически значимый пример этой категории фазовых превращений, но все большее количество альтернатив, таких как сплавы с памятью формы, становятся все более важными.
Классификация и определения
Когда структурное изменение происходит за счет скоординированного движения атомов (или групп атомов) относительно их соседей, это изменение называется смещать трансформация. Это охватывает широкий спектр преобразований, поэтому были разработаны дальнейшие классификации [Cohen 1979].
Первое различие можно провести между преобразованиями, в которых доминируют деформации решетки и те, где тасует имеют большее значение.
Однородные деформации, искажающие решетку, также известные как деформации Бейна, представляют собой деформации, которые трансформируют один Решетка Браве в другой. Это может быть штамм матрица S который преобразует один вектор, у, в новый вектор, Икс:
Это однородно, поскольку прямые линии трансформируются в новые прямые. Примеры таких преобразований включают кубическая решетка увеличение размера по всем трем осям (дилатация) или стрижка в моноклинический структура.
Перемешивание, как следует из названия, включает небольшое движение атомов внутри элементарной ячейки. В результате чистая перетасовка обычно не приводит к изменению формы элементарной ячейки - только ее симметрии и структуры.
Фазовые преобразования обычно приводят к созданию интерфейса между преобразованным и исходным материалом. Энергия, необходимая для создания этого нового интерфейса, будет зависеть от его природы - по сути, от того, насколько хорошо две структуры сочетаются друг с другом. Дополнительный энергетический член возникает, если преобразование включает изменение формы, так как, если новая фаза ограничивается окружающим материалом, это может привести к эластичный или же пластик деформации и, следовательно, напряжение термин энергии. Соотношение этих элементов межфазной энергии и энергии деформации оказывает заметное влияние на кинетику превращения и морфологию новой фазы. Таким образом, в преобразованиях перестановки, где искажения малы, преобладают межфазные энергии, и их можно с пользой отделить от преобразований, искажающих решетку, где энергия деформации имеет тенденцию иметь больший эффект.
Подклассификация смещений, вызывающих искажение решетки, может быть сделана путем рассмотрения компонентов искажения, связанных с растяжением и сдвигом. В преобразованиях, в которых преобладает сдвиговая составляющая, можно найти линию в новой фазе, которая не искажается от родительская фаза в то время как все линии искажаются при преобладании дилатации. Преобразования с преобладанием сдвига могут быть дополнительно классифицированы в соответствии с величиной задействованных энергий деформации по сравнению с врожденными вибрации атомов в решетке и, следовательно, то, имеют ли энергии деформации заметное влияние на кинетику превращения и морфологию образующейся фазы. Если энергия деформации является существенным фактором, то преобразования называют мартенситный а если это не так, преобразование называется квазимартенситный.
Железо-углеродное мартенситное превращение
Разница между аустенит и мартенсит в некотором смысле довольно мала: в то время как элементарная ячейка аустенита в среднем представляет собой идеальный куб, превращение в мартенсит искажает этот куб из-за межузельных атомов углерода, которые не успевают диффундировать во время превращения смещения. Элементарная ячейка становится немного длиннее в одном измерении и короче в двух других. Математическое описание этих двух структур сильно различается по причинам симметрии (см. Внешние ссылки), но химическая связь остается очень похожей. В отличие от цементит со связкой, напоминающей керамические материалы, твердость мартенсита трудно объяснить химическими терминами.
Объяснение зависит от тонкого изменения размера кристалла. Даже микроскопический кристаллит состоит из миллионов элементарных ячеек. Поскольку все эти элементы обращены в одном направлении, искажения даже в доли процента усиливаются и превращаются в серьезное несоответствие между соседними материалами. Несовпадение устраняется созданием множества кристаллические дефекты, в процессе, напоминающем упрочнение. Как и в случае закаленной стали, эти дефекты не позволяют атомам организованно скользить мимо друг друга, в результате чего материал становится более твердым.
Сплавы с памятью формы также обладают удивительными механическими свойствами, которые в конечном итоге были объяснены по аналогии с мартенситом. В отличие от системы железо-углерод, в системе никель-титан можно выбрать сплавы, которые образуют «мартенситную» фазу. термодинамически стабильный.
Псевдомартенситное преобразование
В дополнение к смещающему преобразованию и диффузионному преобразованию с использованием системы дифракции рентгеновских лучей высокого давления был обнаружен новый тип фазового превращения, который включает в себя смещение подрешеточного перехода и атомную диффузию.[2] Новый механизм трансформации получил название псевдомартенситной трансформации.[3]
Рекомендации
Примечания
- ^ Д.А. Портер и К. Истерлинг, Фазовые превращения в металлах и сплавах, Чепмен и Холл, 1992, с.172 ISBN 0-412-45030-5
- ^ Чен, Цзюхуа; Weidner, Donald J .; Париз, Джон Б.; Vaughan, Michael T .; Ратеррон, Пол (30 апреля 2001 г.). "Наблюдение переупорядочения катионов во время перехода оливин-шпинель в фаялите с помощью синхротронной дифракции рентгеновских лучей при высоком давлении и температуре". Письма с физическими проверками. Американское физическое общество (APS). 86 (18): 4072–4075. Bibcode:2001ПхРвЛ..86.4072С. Дои:10.1103 / Physrevlett.86.4072. ISSN 0031-9007. PMID 11328098.
- ^ Кристин Лойтвайлер Новый фазовый переход Scientific American, 2 мая 2001 г.
Библиография
- Кристиан, Дж. У., Теория превращений в металлах и сплавах, Pergamon Press (1975)
- Хачатурян, А.Г., Теория структурных превращений в твердых телах., Dover Publications, Нью-Йорк (1983)
- Грин, Д.Дж .; Hannink, R .; Суэйн, М. (1989). Трансформационное упрочнение керамики. Бока-Ратон: CRC Press. ISBN 0-8493-6594-5.