热力学与相变.ppt

* 第三章 单组元的材料热力学 金属晶体中空位的形成 晶格格点N 未被占据个数n 组态熵 n个空位 一个原子由晶体内部移至表面，形成空位时，所需能量 形成n个空位时，Gibbs 是整个体系的构型熵的变化 一般 Cu： N为单位体积原子数 个/cm31000℃ 22℃ 温度↑空位浓度↑ 完整晶体在热力学上是不稳定的。当有空位存在时，其自由能要降低。而且平衡状态下空位数相当可观。空位数与温度依赖强烈。 3. 体心立方金属中间间隙原子的snock效应 snock效应：间隙原子在体心立方晶体中的分布受到施加在金属上的力的影响。 L0： 金属长度L 求组态熵与应变 外力作用后影响浓度增加C 单位体积 (压力) (拉力) (1) 代入①式 若可逆过程 (不可逆) 为系数 c为浓度 G0： 与c无关 与c有关 因碳原子分布的改变引起组态熵的变化 3.3单元材料的两相平衡 一个纯元素，通常以几种状态存在，如固态、液态和气态。 比较固态与液态的Gibbs自由能差 两种不同结构相之间的平衡问题，此时两相平衡的条件两种不同结构相之间的平衡问题，此时两相平衡的条件是： 假定每一相都含有1mol原子，在1atm下： f代表熔化，两相平衡（在熔化情况下）： Richard根据大量的实验事实，总结出一个近似规则：对纯金属，在熔点Tf时熵变近似为常数，摩尔熔化焓变与熔点之间有如下近似的定量关系(Richard’s Rule) ： 同一组元组成的体系存在两相(α和β)平衡时: 热力学基本方程： 对于等温等压下的可逆相变，相变温度为T时, Clapeyron方程 适用于任何单组元材料的两相平衡 凝聚态之间的相平衡（L?S），压力改变不大时，ΔSm和ΔVm的改变很小，可以认为： P∝T直线关系 * * *