材料科學基礎(chǔ)第7章擴散與固態(tài)相變

1、1擴散對于材料的加工過程具有重要影響Smith W F. Foundations of Materials Science and Engineering. McGRAW.HILL.3/E2p定義：定義：系統(tǒng)內(nèi)部的物質(zhì)在系統(tǒng)內(nèi)部的物質(zhì)在濃度梯度濃度梯度化學位梯度化學位梯度應力梯度應力梯度的推動力下，由于質(zhì)點的熱運動而的推動力下，由于質(zhì)點的熱運動而導致導致定向遷移定向遷移，從宏觀上表現(xiàn)為物，從宏觀上表現(xiàn)為物質(zhì)的質(zhì)的定向輸送定向輸送，此過程叫，此過程叫擴散擴散。3Furnace for heat treating steel using the carburization process. (Co

2、urtesy of Cincinnati Steel Treating).41 1、擴散的現(xiàn)象與本質(zhì)、擴散的現(xiàn)象與本質(zhì) （1 1）擴散：）擴散：熱激活的原子熱激活的原子通過自身的通過自身的熱振熱振動克服束縛動克服束縛而遷移它處的過程。而遷移它處的過程。 （2 2）現(xiàn)象：）現(xiàn)象：柯肯達爾效應?？驴线_爾效應。 （3 3）本質(zhì)：）本質(zhì)：原子無序躍遷的統(tǒng)計結(jié)果。原子無序躍遷的統(tǒng)計結(jié)果。（不是原子的定向移動）。（不是原子的定向移動）。5p柯肯達爾效應柯肯達爾效應: : 原來是指原來是指兩種擴兩種擴散速率不同的金屬在散速率不同的金屬在擴散過程中會形成缺擴散過程中會形成缺陷陷，現(xiàn)已成為中空納，現(xiàn)已成為中空納

3、米顆粒的一種制備方米顆粒的一種制備方法。法。 可以作為固態(tài)物可以作為固態(tài)物質(zhì)中一種擴散現(xiàn)象的質(zhì)中一種擴散現(xiàn)象的描述。描述。672 2、擴散的分類、擴散的分類（1 1）根據(jù)有無濃度變化）根據(jù)有無濃度變化p自擴散：自擴散：原子經(jīng)由自己元素的晶體原子經(jīng)由自己元素的晶體點陣而遷移的擴散。點陣而遷移的擴散。( (如純金屬或固如純金屬或固溶體的晶粒長大溶體的晶粒長大- -無濃度變化無濃度變化) )p互擴散：互擴散：原子通過進入對方元素晶原子通過進入對方元素晶體點陣而導致的擴散。（體點陣而導致的擴散。（有濃度變化有濃度變化）8（2 2）根據(jù)擴散方向）根據(jù)擴散方向p下坡擴散：下坡擴散：原子由高濃度處向低原子由

4、高濃度處向低濃度處進行的擴散。濃度處進行的擴散。p上坡擴散：上坡擴散：原子由低濃度處向高原子由低濃度處向高濃度處進行的擴散。濃度處進行的擴散。9（3 3）根據(jù)是否出現(xiàn)新相）根據(jù)是否出現(xiàn)新相p原子擴散：原子擴散：擴散過程中不出現(xiàn)新相。擴散過程中不出現(xiàn)新相。p反應擴散：反應擴散：導致導致形成一種新相形成一種新相的擴散。的擴散。103 3、固態(tài)擴散的條件、固態(tài)擴散的條件 （1 1）溫度足夠高；）溫度足夠高； （2 2）時間足夠長；）時間足夠長； （3 3）擴散原子能固溶；）擴散原子能固溶； （4 4）具有驅(qū)動力：）具有驅(qū)動力： 化學位梯度。化學位梯度。Smith W F. Foundations o

5、f Materials Science and Engineering. McGRAW.HILL.3/E111 1、菲克、菲克(Fick A)(Fick A)第一定律第一定律（1 1）第一定律描述：）第一定律描述：p單位時間內(nèi)通過垂直于擴散方向的某一單位單位時間內(nèi)通過垂直于擴散方向的某一單位面積截面的面積截面的擴散物質(zhì)流量擴散物質(zhì)流量（擴散通量擴散通量J J）與濃與濃度梯度成正比。度梯度成正比。2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning is a trademark used herein un

6、der license.The flux during The flux during diffusion is defined diffusion is defined as the number of as the number of atoms passing atoms passing through a plane of through a plane of unit area per unit unit area per unit timetime122003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Lea

7、rning is a trademark used herein under license.Illustration of the concentration gradient13（2 2）表達式：）表達式：p其中，其中，C C溶質(zhì)原子濃度；溶質(zhì)原子濃度；D-D-擴散系數(shù)。擴散系數(shù)。（3 3）適用條件：）適用條件：穩(wěn)態(tài)擴散穩(wěn)態(tài)擴散 - dc/dt=0- dc/dt=0，濃度濃度及及濃度梯度濃度梯度不隨時間改變。不隨時間改變。xCD J142 2、菲克第二定律、菲克第二定律 一維一維1 1）表達式）表達式 三維三維 穩(wěn)態(tài)擴散穩(wěn)態(tài)擴散： C/C/ t=0t=0， J/J/ x=0 x=0。2 2

8、）適用條件）適用條件 非穩(wěn)態(tài)擴散非穩(wěn)態(tài)擴散: : C/C/ t0,t0, J/J/ x0 x0 （ C/C/ t=t= J/J/ x x）。）。 22XcDtc)(222222zcycxcDtc15CtCx C/ x=常數(shù)常數(shù)CtJx C/ t 0 J/ x 0 穩(wěn)定擴散穩(wěn)定擴散( (恒源擴散恒源擴散) ) 不穩(wěn)定擴散不穩(wěn)定擴散16p用途：用途：適用于適用于不同性質(zhì)不同性質(zhì)的擴散體系；的擴散體系； 可用于求解可用于求解擴散質(zhì)點濃度分布隨時間和距離擴散質(zhì)點濃度分布隨時間和距離 而變化而變化的的不穩(wěn)定擴散不穩(wěn)定擴散問題。問題。p對二定律的評價：對二定律的評價： (1)(1)從宏觀從宏觀定量描述定量

9、描述擴散，定義了擴散系數(shù)，但沒擴散，定義了擴散系數(shù)，但沒有給出有給出D D與結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的明確關(guān)系；的明確關(guān)系； (2)(2)此定律僅是一種此定律僅是一種現(xiàn)象描述現(xiàn)象描述，它將濃度以外的一，它將濃度以外的一切影響擴散的因素都包括在擴散系數(shù)之中，而未賦予切影響擴散的因素都包括在擴散系數(shù)之中，而未賦予其明確的物理意義；其明確的物理意義； (3)(3)研究的是研究的是一種質(zhì)點一種質(zhì)點的擴散的擴散( (自擴散自擴散) )； (4)(4)著眼點不一樣著眼點不一樣( (僅從僅從動力學方向動力學方向考慮考慮) )。173 3）擴散第二定律的應用）擴散第二定律的應用（1 1）誤差函數(shù)解）誤差函數(shù)解p適用條件：適

10、用條件：無限長棒和半無限長棒。（恒定無限長棒和半無限長棒。（恒定擴散源擴散源p表達式：表達式：C Cx x=C=Cs s(C(Cs s-C-C0 0)erf()erf(/2Dt) (/2Dt) (半半無限長棒無限長棒) )。p例：在滲碳條件下：例：在滲碳條件下：C Cs s: :表面含碳量表面含碳量; C; C0 0: :鋼鋼的原始含碳量的原始含碳量C C（）- -,t,t處的濃度。處的濃度。 18 （2 2）正弦解）正弦解C Cx,tx,t=C=Cp p+A+A0 0sin(x/)exp(-sin(x/)exp(-2 2Dt/Dt/2 2) )其中其中,C,Cp p: :平均成分；平均成分；

11、A A0 0：振幅：振幅C Cmaxmax- C- Cp p；:晶粒間距的一半。晶粒間距的一半。p例：例：對于均勻化退火，若要求晶粒中心對于均勻化退火，若要求晶粒中心成分偏析振幅降低到成分偏析振幅降低到1/100,1/100,則：則： C(C(2,t)- C2,t)- Cp p/(C/(Cmaxmax-C-Cp p)=)= exp(- exp(-2 2Dt/Dt/2 2)=1/100)=1/100。xc19 （3 3）高斯解）高斯解( (薄膜解）薄膜解）C Cx x=(M/DT)exp(-x=(M/DT)exp(-x2 2/4Dt)/4Dt)p適用條件：適用條件：限定擴散源、衰減薄膜源限定擴散

12、源、衰減薄膜源（擴散物質(zhì)總量（擴散物質(zhì)總量M M不變；不變；t=0,c=0)t=0,c=0)。p例：半導體例：半導體SiSi中中P P的摻雜。的摻雜。20 3 3）擴散方程的應用）擴散方程的應用（1 1）FickFick一定律的應用一定律的應用p 氣體通過玻璃陶瓷薄片的滲透以及氣體通過玻璃陶瓷薄片的滲透以及氣罐中氣體的泄露都可以看作穩(wěn)定擴散。氣罐中氣體的泄露都可以看作穩(wěn)定擴散。21p例：例：氣體通過玻璃的滲透，求單位時間內(nèi)通過玻璃滲透的氣氣體通過玻璃的滲透，求單位時間內(nèi)通過玻璃滲透的氣體量。體量。 P P2 2P P1 1( (玻璃兩側(cè)的壓力）玻璃兩側(cè)的壓力）S S2 2S S1 1（氣體在玻

13、璃中的溶解量）（氣體在玻璃中的溶解量）120SSXdcDdXJdxdcDJX積分：積分：)SD(SJW1X)/SD(SJ12X雙原子分子氣體溶解度與壓力的關(guān)系為：雙原子分子氣體溶解度與壓力的關(guān)系為：PkS 則：則：1212PPKPPDkJX22（2 2）FickFick二定律的應用二定律的應用p實際是根據(jù)不同的邊界初始條件，求解二實際是根據(jù)不同的邊界初始條件，求解二階偏微分方程。階偏微分方程。p常用的兩種解：常用的兩種解： ）恒源恒源向半無限大物體擴散的解；向半無限大物體擴散的解； ）有限源有限源向無限大或半無限大物體擴散向無限大或半無限大物體擴散的解。的解。 APPKJAF)(12 式中：式

14、中：KK玻璃的透氣率；玻璃的透氣率； AA玻璃面積。玻璃面積。 23）恒源向半無限大物體擴散：）恒源向半無限大物體擴散：p如晶體處于擴散物質(zhì)的恒定蒸氣壓下，氣相如晶體處于擴散物質(zhì)的恒定蒸氣壓下，氣相擴散的情形（例如把硼添加到硅片中）。擴散的情形（例如把硼添加到硅片中）。p例，例，A A、B B兩棒對接，物質(zhì)兩棒對接，物質(zhì)A A沿沿X X方向向方向向B B中擴散中擴散 邊界條件：邊界條件： t=0t=0時時, x0, x0 x0處，處， c=cc=c1 1=0 =0 t0 t0時，時， x0 x0 CX0 C（x x，t t）=0=0 t0 t0時，擴散到晶體內(nèi)的質(zhì)點總數(shù)不變，為時，擴散到晶體內(nèi)

15、的質(zhì)點總數(shù)不變，為Q Q)4exp(22DtxDtQt)(x,C式中：式中：Q 擴散物質(zhì)的總量（常數(shù)）。擴散物質(zhì)的總量（常數(shù)）。36p 有限源向半無限大物體擴散的解常用于有限源向半無限大物體擴散的解常用于擴散系數(shù)擴散系數(shù)的測定。的測定。p具體方法為：具體方法為：將放射性示蹤劑涂抹或沉積在磨光將放射性示蹤劑涂抹或沉積在磨光的尺寸一定的長棒狀試樣的端面，加熱，促使示的尺寸一定的長棒狀試樣的端面，加熱，促使示蹤劑擴散，隔一定時間做退火處理，切片。蹤劑擴散，隔一定時間做退火處理，切片。p測各切片中示蹤原子的放射強度測各切片中示蹤原子的放射強度I I（x xt t）。）。 向半無限大物體擴散：向半無限大

16、物體擴散：)4exp(2DtxDtQt)(x,C37 )4exp(2DtxDtQt)(x,C)4exp(2DtxDtQt)I(x,兩邊取對數(shù)，兩邊取對數(shù)，DtxDtQItx42),(lnln381 1、擴散機制、擴散機制 間隙間隙；間隙間隙；（1 1）間隙機制）間隙機制 平衡位置間隙間隙：較困難；平衡位置間隙間隙：較困難； 間隙篡位結(jié)點位置。間隙篡位結(jié)點位置。 （間隙固溶體中間隙原子的擴散機制間隙固溶體中間隙原子的擴散機制。）。）39 方式：方式：原子躍遷到與之相鄰的空位；原子躍遷到與之相鄰的空位；（2 2）空位機制）空位機制 條件：條件：原子近旁存在空位。原子近旁存在空位。 （金屬和置換固溶

17、體中原子的擴散金屬和置換固溶體中原子的擴散。）。） 2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning is a trademark used herein under license.40 直接換位直接換位（3 3）換位機制）換位機制 環(huán)形換位環(huán)形換位 （所需能量較高。）（所需能量較高。） 2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning is a trademark used herein under li

18、cense.41 2 2、擴散程度的描述、擴散程度的描述（1 1）原子躍遷的距離）原子躍遷的距離R=t R=t R: R: 擴散距離；擴散距離；：原子躍遷的頻率：原子躍遷的頻率（在一定溫度下恒定）；（在一定溫度下恒定）； : : 原子一次躍遷距離（如一個原子原子一次躍遷距離（如一個原子間距）。間距）。 42（2 2）擴散系數(shù)）擴散系數(shù)D=D= 2 2PPp對于立方結(jié)構(gòu)晶體對于立方結(jié)構(gòu)晶體P=1/6, P=1/6, 上式可寫為上式可寫為D= D= 2 2/6/6其中，其中，P P為躍遷方向幾率；為躍遷方向幾率； 是常數(shù)，對于簡單立方結(jié)構(gòu)是常數(shù)，對于簡單立方結(jié)構(gòu) a; a; 對于面向立方結(jié)構(gòu)對于面

19、向立方結(jié)構(gòu) 2a/2; 2a/2; 3a/23a/2。 43（3 3）擴散激活能）擴散激活能Q:Q:p原子躍遷時所需克服周圍原子對其原子躍遷時所需克服周圍原子對其束束縛的勢壘縛的勢壘。 2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning is a trademark used herein under license.44p間隙擴散間隙擴散激活能與擴散系數(shù)的關(guān)系激活能與擴散系數(shù)的關(guān)系D=DD=D0 0exp(-Q/RT)exp(-Q/RT)式中，式中，D D0 0：擴散常數(shù)。：擴散常數(shù)。p空位擴散空位擴

20、散激活能與擴散系數(shù)的關(guān)系激活能與擴散系數(shù)的關(guān)系 D=DD=D0 0exp(-exp(-E/kT)E/kT)式中，式中，E=E=E Ef f( (空位形成功空位形成功)+)+EmEm（空位（空位遷移激活能）。遷移激活能）。 453 3、擴散的驅(qū)動力與上坡擴散、擴散的驅(qū)動力與上坡擴散 （1 1）擴散的驅(qū)動力）擴散的驅(qū)動力p對于多元體系，設對于多元體系，設n n為組元為組元i i的原子數(shù)，則的原子數(shù)，則在等溫等壓條件下，組元在等溫等壓條件下，組元i i原子的自由能可用原子的自由能可用化學位化學位表示：表示：i i= = G/G/ n ni ip擴散的驅(qū)動力擴散的驅(qū)動力為為化學位梯度化學位梯度，即，即

21、: :F=-F=- i i/ / x x 負號表示擴散驅(qū)動力指向化學位降低的負號表示擴散驅(qū)動力指向化學位降低的方向。方向。46 （2 2）擴散的熱力學因子）擴散的熱力學因子p組元組元i i的的擴散系數(shù)擴散系數(shù)可表示為：可表示為：D Di i=KTB=KTBi i(1+(1+ lnln i i/ / lnClnCi i) ) 其中，其中，(1+(1+ lnln i i/ / lnClnCi i) )稱為稱為熱力學熱力學因子因子。 當當(1+(1+ lnln i i/ / lnClnCi i)0)0時，時，D Di i0,0,發(fā)生發(fā)生上坡擴散上坡擴散。473 3）上坡擴散）上坡擴散p定義：定義：原

22、子由原子由低濃度處向高濃度處遷移低濃度處向高濃度處遷移的擴散。的擴散。p驅(qū)動力：驅(qū)動力：化學位梯度?；瘜W位梯度。p引起上坡擴散的因素：引起上坡擴散的因素： 彈性應力的作用：彈性應力的作用：大直徑原子跑向點陣的大直徑原子跑向點陣的受拉部分，小直徑原子跑向點陣的受壓部分。受拉部分，小直徑原子跑向點陣的受壓部分。 晶界的內(nèi)吸附：晶界的內(nèi)吸附：某些原子易富集在晶界上。某些原子易富集在晶界上。 電場作用：電場作用：大電場作用可使原子按一定方大電場作用可使原子按一定方向擴散。向擴散。48 4 4、反應擴散、反應擴散 1 1）反應擴散：）反應擴散：有有新相生成新相生成的的擴散過程。擴散過程。 2 2）相分布

23、規(guī)律：）相分布規(guī)律：p二元擴散偶中二元擴散偶中不存在兩相區(qū)不存在兩相區(qū)，只能形成不同的單相區(qū)；只能形成不同的單相區(qū)；p三元擴散偶中三元擴散偶中可以存在兩相可以存在兩相區(qū)區(qū)，不能形成三相區(qū)。，不能形成三相區(qū)。491 1 溫度溫度2 2 固溶體的類型：固溶體的類型：擴散機制不同。擴散機制不同。3 3 晶體結(jié)構(gòu)：晶體結(jié)構(gòu)：擴散系數(shù)、溶解度、各向異性等。擴散系數(shù)、溶解度、各向異性等。4 4 晶體缺陷：晶體缺陷：晶內(nèi)、晶界、表面的擴散系數(shù)不晶內(nèi)、晶界、表面的擴散系數(shù)不同；位錯有利于擴散，也可減慢擴散。同；位錯有利于擴散，也可減慢擴散。5 5 化學成分：化學成分：結(jié)合鍵的強度、溶質(zhì)濃度、第三結(jié)合鍵的強度、

24、溶質(zhì)濃度、第三組元等。組元等。6 6 應力的作用應力的作用4h50p擴散是一個基本的擴散是一個基本的動力學過程動力學過程；p對對材料制備材料制備、加工中的、加工中的性能變化性能變化及及顯微結(jié)顯微結(jié)構(gòu)形成構(gòu)形成以及材料使用過程中以及材料使用過程中性能衰減性能衰減起著起著決決定性的作用定性的作用；p對相應過程的控制，往往對相應過程的控制，往往從影響擴散速度從影響擴散速度的因素入手來控制的因素入手來控制；p因此，掌握影響擴散的因素對深入理解擴因此，掌握影響擴散的因素對深入理解擴散理論以及應用擴散理論解決實際問題具有散理論以及應用擴散理論解決實際問題具有重要意義重要意義。51p擴散系數(shù)擴散系數(shù)是決定擴

25、散速度的是決定擴散速度的重要參量重要參量。p影響擴散系數(shù)因素的影響擴散系數(shù)因素的基礎(chǔ)公式基礎(chǔ)公式： p上式表明：上式表明： 擴散系數(shù)主要決定于擴散系數(shù)主要決定于溫溫度度，顯于函數(shù)關(guān)系中；，顯于函數(shù)關(guān)系中； 其它因素其它因素則隱則隱含于含于D D0 0和和Q Q中，這些因素可分為中，這些因素可分為外在因素外在因素和和內(nèi)在因素內(nèi)在因素兩大類。兩大類。)exp(0RTQDD52一、擴散介質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響一、擴散介質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響p通常，擴散通常，擴散介質(zhì)結(jié)構(gòu)越緊密介質(zhì)結(jié)構(gòu)越緊密，擴散越困難擴散越困難，反之亦然。反之亦然。p例如，在一定溫度下，鋅在具有例如，在一定溫度下，鋅在具有體心立方點體心立方點陣結(jié)構(gòu)陣結(jié)

26、構(gòu)( (單位晶胞中含單位晶胞中含2 2個原子個原子) )的的-黃銅黃銅中中的擴散系數(shù)大于具有在的擴散系數(shù)大于具有在面心立方點陣結(jié)構(gòu)面心立方點陣結(jié)構(gòu)( (單位晶胞中含單位晶胞中含4 4個原子個原子) )時時-黃銅黃銅中的擴散中的擴散系數(shù)。系數(shù)。p固溶體結(jié)構(gòu)類型固溶體結(jié)構(gòu)類型對擴散有著顯著影響。對擴散有著顯著影響。p例如，例如，間隙型間隙型固溶體比固溶體比置換型置換型容易擴散。容易擴散。53二、擴散相與擴散介質(zhì)的性質(zhì)差異二、擴散相與擴散介質(zhì)的性質(zhì)差異p一般說來，一般說來，擴散相與擴散介質(zhì)性質(zhì)差異越擴散相與擴散介質(zhì)性質(zhì)差異越大大, ,擴散系數(shù)也越大擴散系數(shù)也越大。p這是因為當擴散介質(zhì)原子附近的應力場

27、發(fā)這是因為當擴散介質(zhì)原子附近的應力場發(fā)生畸變時，就生畸變時，就較易形成空位較易形成空位和和降低擴散活降低擴散活化能化能而有利于擴散。而有利于擴散。p故擴散原子與介質(zhì)原子間故擴散原子與介質(zhì)原子間性質(zhì)差異越大性質(zhì)差異越大，引起應力場的引起應力場的畸變也愈烈畸變也愈烈，擴散系數(shù)也就擴散系數(shù)也就愈大愈大。54若干金屬在鉛中的擴散系數(shù)若干金屬在鉛中的擴散系數(shù)擴散擴散元素元素原子原子半徑半徑(A)(A)在鉛中的在鉛中的溶解度溶解度極限極限( (原子比原子比) )擴散元素擴散元素的熔化溫的熔化溫度度()()擴散系數(shù)擴散系數(shù)(cm(cm2 2/sec)/sec)AuAuTiTiPbPbBiBiAgAgCdCd

28、SnSn Sb Sb44441.711.711.741.741.821.821.441.441.521.521.531.531.611.610.050.05797910010035350.120.121.71.72.92.93.53.5106310633033033273272712719609603213212322326306304.6104.6105 53.6103.610-10-10710710-11-114.4104.410-10-109.1109.110-8-8210210-9-91.6101.610-10-106.4106.410-10-1055三、結(jié)構(gòu)缺陷的影響三、結(jié)構(gòu)缺陷的影

29、響p實驗表明，在金屬材料和離子晶體中，原子實驗表明，在金屬材料和離子晶體中，原子或離子在或離子在晶界上擴散晶界上擴散遠比在遠比在晶粒內(nèi)部擴散晶粒內(nèi)部擴散來來得快。得快。p實驗表明，其些實驗表明，其些氧化物晶體材料的晶界氧化物晶體材料的晶界對離對離子的擴散有選擇性的子的擴散有選擇性的增加作用。增加作用。p例如，在例如，在FeFe2 2O O3 3、CoOCoO、SrTiOSrTiO3 3材料中，晶界或材料中，晶界或位錯有增加位錯有增加O O2-2-離子的擴散作用；而在離子的擴散作用；而在BeOBeO、UOUO2 2、CuCu2 2O O和和(Zr(Zr，Ca)OCa)O2 2等材料中則無此效應。

30、等材料中則無此效應。56AgAg的自擴散系數(shù)的自擴散系數(shù)D Db b，晶界擴散系數(shù)，晶界擴散系數(shù)D Dg g和表面擴散系數(shù)和表面擴散系數(shù)D Ds s0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 3.0DsDgDg57四、溫度的影響四、溫度的影響p由上式可知由上式可知D D與溫度成指數(shù)關(guān)系，可見與溫度成指數(shù)關(guān)系，可見溫度對擴散速度影響很大。溫度對擴散速度影響很大。p例如例如, ,當溫度從當溫度從500500升高到升高到900900時，時，F(xiàn)eFe在在 -Fe-Fe中的擴散系數(shù)從中的擴散系數(shù)從3.03.0 1010-21-21增加增加到到1.81.8 1010-15-15m m2 2/s/s，增

31、加了近六個數(shù)量級。，增加了近六個數(shù)量級。)exp(0RTQDD58五、雜質(zhì)的影響五、雜質(zhì)的影響p利用雜質(zhì)對擴散的影響是人們改善擴利用雜質(zhì)對擴散的影響是人們改善擴散的散的主要途徑主要途徑。p一般而言，一般而言，高價陽離子高價陽離子的引入可造成的引入可造成晶格中出現(xiàn)晶格中出現(xiàn)陽離子空位陽離子空位和和造成晶格畸造成晶格畸變變，從而使陽離子，從而使陽離子擴散系數(shù)增大擴散系數(shù)增大。p若雜質(zhì)原子與結(jié)構(gòu)中部分空位發(fā)生若雜質(zhì)原子與結(jié)構(gòu)中部分空位發(fā)生締締合合，往往會使結(jié)構(gòu)中，往往會使結(jié)構(gòu)中總空位增加總空位增加而有而有利于擴散。利于擴散。59六、濃度的影響六、濃度的影響p擴散系數(shù)是隨濃渡而變化的，有些擴擴散系數(shù)是

32、隨濃渡而變化的，有些擴散系統(tǒng)如金散系統(tǒng)如金- -鎳系統(tǒng)中濃度的變化使鎳鎳系統(tǒng)中濃度的變化使鎳和金的自擴散系數(shù)發(fā)生顯著地變化。和金的自擴散系數(shù)發(fā)生顯著地變化。 七、合金元素的影響七、合金元素的影響p在二元合金中加入第三元素時，擴散在二元合金中加入第三元素時，擴散系數(shù)也發(fā)生變化。系數(shù)也發(fā)生變化。 60一、一、 離子晶體的擴散離子晶體的擴散表表 離子晶體的點缺陷離子晶體的點缺陷61離子晶體的點缺陷離子晶體的點缺陷62p燒結(jié)過程是一門古老的工藝。燒結(jié)過程是一門古老的工藝。p現(xiàn)在，燒結(jié)過程在許多工業(yè)部門得到現(xiàn)在，燒結(jié)過程在許多工業(yè)部門得到廣泛應廣泛應用用，如，如陶瓷、耐火材料、粉末冶金、超高溫陶瓷、耐火

33、材料、粉末冶金、超高溫材料材料等生產(chǎn)過程中都含有燒結(jié)過程。等生產(chǎn)過程中都含有燒結(jié)過程。p燒結(jié)的目的是把粉狀材料轉(zhuǎn)變?yōu)闊Y(jié)的目的是把粉狀材料轉(zhuǎn)變?yōu)橹旅荏w致密體。p研究物質(zhì)在燒結(jié)過程中的研究物質(zhì)在燒結(jié)過程中的各種物理化學變化各種物理化學變化, ,對指導生產(chǎn)、控制產(chǎn)品質(zhì)量，研制新型材料對指導生產(chǎn)、控制產(chǎn)品質(zhì)量，研制新型材料顯得特別重要。顯得特別重要。二、燒結(jié)二、燒結(jié)63三、納米晶體材料的擴散問題三、納米晶體材料的擴散問題表表7-67-6納米微晶納米微晶CuCu，單晶，單晶CuCu及普通多晶及普通多晶CuCu的自擴散系數(shù)的自擴散系數(shù)表表7-77-7納米微晶納米微晶CuCu、多晶、多晶CuCu和單晶和單

34、晶CuCu的自擴散激活能的自擴散激活能6465界面能增加界面能增加；額外彈性應變能額外彈性應變能：比體積差；：比體積差；擴散困難擴散困難（新、舊相化學成分不同時）。（新、舊相化學成分不同時）。固態(tài)固態(tài)相變相變困難困難 1 1、相變阻力大、相變阻力大（一）固態(tài)相變的特點（一）固態(tài)相變的特點66 共格共格界面類型界面類型 半共格半共格 非共格非共格降低界面能降低界面能, ,形形成共格、半共成共格、半共格界面格界面位向位向關(guān)系關(guān)系2 2、新相晶核與母相之間存在一定的晶體學位向關(guān)系、新相晶核與母相之間存在一定的晶體學位向關(guān)系p新相的某一晶面和晶向分別與母相的某一晶面、晶新相的某一晶面和晶向分別與母相的

35、某一晶面、晶向向平行平行。673 3 、慣習現(xiàn)象、慣習現(xiàn)象p新相沿新相沿特定的晶向特定的晶向在母相在母相特定晶面特定晶面上形成。上形成。 慣習方向慣習方向 （母相）（母相） 慣習面慣習面 p原因：原因：沿應變能最小的方向和界面能最低的沿應變能最小的方向和界面能最低的界面發(fā)展。界面發(fā)展。68 點點缺陷類型缺陷類型 線線 面面4 4、母相晶體缺陷促進相變、母相晶體缺陷促進相變晶格畸變、自由能高，晶格畸變、自由能高，促進形核及相變。促進形核及相變。（思考：晶粒細化對相變的影響）（思考：晶粒細化對相變的影響）695 5、易出現(xiàn)過渡相、易出現(xiàn)過渡相p固態(tài)相變阻力大，直接轉(zhuǎn)變困難固態(tài)相變阻力大，直接轉(zhuǎn)變困

36、難協(xié)調(diào)性中協(xié)調(diào)性中間產(chǎn)物間產(chǎn)物（過渡相）。（過渡相）。 FeFe3 3C C +(3Fe+C)+(3Fe+C) 例例 M M +Fe +Fe3 3C C70（二）（二） 固態(tài)相變的分類固態(tài)相變的分類 1 1、按相變過程中原子遷移情況、按相變過程中原子遷移情況（1 1）擴散型：）擴散型：依靠原子的依靠原子的長距離擴散長距離擴散；相界面；相界面非共格非共格。如、珠光體、奧氏體轉(zhuǎn)變，。如、珠光體、奧氏體轉(zhuǎn)變，F(xiàn)e,CFe,C都可擴散。都可擴散。（2 2）非擴散型：）非擴散型：舊相原子有規(guī)則地、協(xié)調(diào)一致舊相原子有規(guī)則地、協(xié)調(diào)一致地通過地通過切變轉(zhuǎn)移切變轉(zhuǎn)移到新相中；相界面到新相中；相界面共格共格、原子

37、間的、原子間的相鄰關(guān)系不變；化學成分不變。如、馬氏體轉(zhuǎn)變，相鄰關(guān)系不變；化學成分不變。如、馬氏體轉(zhuǎn)變，F(xiàn)e,CFe,C都不擴散。都不擴散。（3 3）半擴散型：）半擴散型：既有既有切變切變，又有，又有擴散擴散。如、貝。如、貝氏體轉(zhuǎn)變，氏體轉(zhuǎn)變，F(xiàn)eFe切變，切變，C C擴散。擴散。712 2、按相變方式分類、按相變方式分類（1 1）有核相變：）有核相變：p有形核階段，新相核心可均勻形成，也可有形核階段，新相核心可均勻形成，也可擇優(yōu)形成。擇優(yōu)形成。p大多數(shù)固態(tài)相變屬于此類。大多數(shù)固態(tài)相變屬于此類。（2 2）無核相變：）無核相變：p無形核階段，以成分起伏作為開端，新舊無形核階段，以成分起伏作為開端，

38、新舊相間無明顯界面，如相間無明顯界面，如調(diào)幅分解調(diào)幅分解。 723 3、按熱力學函數(shù)變化分類、按熱力學函數(shù)變化分類（1 1）一級相變：）一級相變：p相變時兩相的化學位相等，而化學位對溫度及壓相變時兩相的化學位相等，而化學位對溫度及壓力的一階偏微分（力的一階偏微分（S,VS,V）不等的相變。）不等的相變。p伴隨潛熱的釋放和體積的改變。如蒸發(fā)、升華、伴隨潛熱的釋放和體積的改變。如蒸發(fā)、升華、熔化以及大多數(shù)固態(tài)晶型轉(zhuǎn)變屬于此類。熔化以及大多數(shù)固態(tài)晶型轉(zhuǎn)變屬于此類。（2 2）二級相變：）二級相變：p相變時兩相的化學位相等，化學位的一階偏微分相變時兩相的化學位相等，化學位的一階偏微分也相等，但二階偏微分

39、不相等的相變。也相等，但二階偏微分不相等的相變。p沒有相變潛熱和體積改變，有比容、壓縮系數(shù)、沒有相變潛熱和體積改變，有比容、壓縮系數(shù)、膨脹系數(shù)變化。如磁性轉(zhuǎn)變、有序膨脹系數(shù)變化。如磁性轉(zhuǎn)變、有序- -無序轉(zhuǎn)變、超無序轉(zhuǎn)變、超導轉(zhuǎn)變等屬于此類。導轉(zhuǎn)變等屬于此類。73（三）常見固態(tài)相變類型（三）常見固態(tài)相變類型 相變名稱相變名稱 相變特征相變特征同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 同一種元素通過形核與長大發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)的變化同一種元素通過形核與長大發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)的變化多型性轉(zhuǎn)變多型性轉(zhuǎn)變 合金中晶體結(jié)構(gòu)的變化合金中晶體結(jié)構(gòu)的變化脫溶轉(zhuǎn)變脫溶轉(zhuǎn)變 過飽和固溶體脫溶分解出亞穩(wěn)定或穩(wěn)定的第二相過飽和固溶體脫溶分解出亞

40、穩(wěn)定或穩(wěn)定的第二相共析轉(zhuǎn)變共析轉(zhuǎn)變 一個固相轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€結(jié)構(gòu)不同的固相一個固相轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€結(jié)構(gòu)不同的固相包析轉(zhuǎn)變包析轉(zhuǎn)變 兩個不同結(jié)構(gòu)的固相轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€新的固相，組織中一般兩個不同結(jié)構(gòu)的固相轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€新的固相，組織中一般 有某相殘余有某相殘余馬氏體轉(zhuǎn)變馬氏體轉(zhuǎn)變 新舊相之間成分不變、切變進行、有嚴格位向關(guān)系、有新舊相之間成分不變、切變進行、有嚴格位向關(guān)系、有 浮凸效應浮凸效應貝氏體轉(zhuǎn)變貝氏體轉(zhuǎn)變 兼具馬氏體和擴散轉(zhuǎn)變的特點，借助鐵的切變和碳的擴兼具馬氏體和擴散轉(zhuǎn)變的特點，借助鐵的切變和碳的擴 散進行散進行調(diào)幅分解調(diào)幅分解 非形核轉(zhuǎn)變，固溶體分解成結(jié)構(gòu)相同但成分不同的兩相非形核轉(zhuǎn)變，固溶體分解成結(jié)構(gòu)相

41、同但成分不同的兩相有序化轉(zhuǎn)變有序化轉(zhuǎn)變 合金元素原子從無規(guī)則排列到有規(guī)則排列，但結(jié)構(gòu)不變。合金元素原子從無規(guī)則排列到有規(guī)則排列，但結(jié)構(gòu)不變。74（一）均勻形核（能量條件）（一）均勻形核（能量條件） 1 1、形核時的能量變化、形核時的能量變化 相變驅(qū)動力相變驅(qū)動力（1 1）化學自由能）化學自由能 GvGvT T曲線曲線（體積自由能，體積自由能，GvGv） 隨成分變化隨成分變化75 相變阻力相變阻力 （2 2）界面能）界面能 取決于界面結(jié)構(gòu)取決于界面結(jié)構(gòu) （ ，S S ） （與過冷度有關(guān)）（與過冷度有關(guān)）T T越大，晶核越越大，晶核越小，小，S S 大大共格共格/ /半共格半共格 T T越小，晶核

42、越越小，晶核越大，大，S S 小小非共格非共格76（3 3）應變能）應變能( ( ,V,V ) ) 相變阻力。相變阻力。 分類：分類：p共格應變能：共格應變能：共格大，半共格小，非共格共格大，半共格小，非共格0 0；p體積應變能：體積應變能：體積差和新相幾何形狀體積差和新相幾何形狀球狀最大；球狀最大；片狀最??；針狀居中。片狀最?。会槧罹又?。77 2 2、形核的能量條件、形核的能量條件G GV VGv + SGv + S + V + V 0 0r rK K=2 =2 /(/(Gv-Gv- ) )G GK K=16=16/3(/3(Gv-Gv- ) )2 278（二）非均勻形核（能量條件）（二）非

43、均勻形核（能量條件）p固態(tài)相變固態(tài)相變均勻形核的可能性很小均勻形核的可能性很??；p非均勻形核非均勻形核（依靠晶體缺陷）是主要（依靠晶體缺陷）是主要的形核方式的形核方式。79 1 1、不同晶體缺陷對形核的作用、不同晶體缺陷對形核的作用（1 1）晶界形核）晶界形核p 能量高，降低能量高，降低G GK K；p 結(jié)構(gòu)混亂，降低結(jié)構(gòu)混亂，降低 ；p 易擴散、偏析，利于擴散相變；易擴散、偏析，利于擴散相變；p 新相新相/ /母相形成共格、半共格界面降低界面能。母相形成共格、半共格界面降低界面能。80（2 2）位錯形核）位錯形核p 新相生成處位錯消失，能量釋放，新相生成處位錯消失，能量釋放，提高驅(qū)提高驅(qū)動力

44、動力；p 可作為可作為半共格界面的形成部分半共格界面的形成部分；p 易于發(fā)生偏聚（氣團）有利于易于發(fā)生偏聚（氣團）有利于成分起伏成分起伏；p 易于擴散易于擴散，有利于發(fā)生擴散型相變。，有利于發(fā)生擴散型相變。81 （3 3）空位形核）空位形核 p 促進擴散促進擴散；p 新相生成處空位消失，新相生成處空位消失，提供能量提供能量；p 空位群可空位群可凝結(jié)成位錯凝結(jié)成位錯；p 在過飽和固溶體的在過飽和固溶體的脫溶析出脫溶析出過程中，過程中， 空位作用更明顯?？瘴蛔饔酶黠@。822 2、非均勻形核的能力變化、非均勻形核的能力變化G GV VGv+SGv+S + V+ V G GD DpG GD D晶體缺

45、陷導致系統(tǒng)降低的能量。晶體缺陷導致系統(tǒng)降低的能量。 83p共析轉(zhuǎn)變：共析轉(zhuǎn)變：是指由單一的固態(tài)母相分解為是指由單一的固態(tài)母相分解為兩個（或多個）結(jié)構(gòu)與成分不同的新相過程。兩個（或多個）結(jié)構(gòu)與成分不同的新相過程。p其反應式：其反應式： + + 。p特點：特點：也包括形核長大過程，但由于轉(zhuǎn)變在也包括形核長大過程，但由于轉(zhuǎn)變在固態(tài)下進行，原子擴散緩慢，因此轉(zhuǎn)變速率遠固態(tài)下進行，原子擴散緩慢，因此轉(zhuǎn)變速率遠低于共晶轉(zhuǎn)變。低于共晶轉(zhuǎn)變。p組織：組織：共析組織與共晶組織的形貌類似，兩共析組織與共晶組織的形貌類似，兩相交替分布，可有片狀、棒狀等不同形態(tài)。相交替分布，可有片狀、棒狀等不同形態(tài)。84p例如，鐵碳

46、合金中的共析組織由片層例如，鐵碳合金中的共析組織由片層狀的鐵素體與滲碳體所組成，稱狀的鐵素體與滲碳體所組成，稱珠光體珠光體。退火共析鋼顯微組織退火共析鋼顯微組織851 1、共析轉(zhuǎn)變的形核、共析轉(zhuǎn)變的形核p共析轉(zhuǎn)變時，新相常在母相共析轉(zhuǎn)變時，新相常在母相晶界處形核，并以兩相交替形晶界處形核，并以兩相交替形成的方式進行。成的方式進行。p根據(jù)母相根據(jù)母相 的晶界結(jié)構(gòu)、成的晶界結(jié)構(gòu)、成分、轉(zhuǎn)變溫度的不同，新相分、轉(zhuǎn)變溫度的不同，新相 和和 中可能某一個為領(lǐng)先相。中可能某一個為領(lǐng)先相。p領(lǐng)先相形成時，通常與相鄰領(lǐng)先相形成時，通常與相鄰晶粒之一有一定位相關(guān)系，而晶粒之一有一定位相關(guān)系，而與另一晶粒無特定位

47、向關(guān)系。與另一晶粒無特定位向關(guān)系。a a）b b）c c）d d）e e）共析轉(zhuǎn)變的形核與生長示意圖共析轉(zhuǎn)變的形核與生長示意圖 86p共析體形核后，靠原共析體形核后，靠原子的子的短程擴散短程擴散，導致，導致兩相藕合長兩相藕合長。p原子的擴散主要沿新原子的擴散主要沿新相與母相的界面進行相與母相的界面進行，至少這種界面擴散在至少這種界面擴散在共析體長大過程中應共析體長大過程中應當起到不可忽視的作當起到不可忽視的作用。用。p長大機制如圖。長大機制如圖。cc cABB%T/T/cccc cc c （a a） （b b） 圖圖5-15 共析體生長時溶質(zhì)原子的擴散共析體生長時溶質(zhì)原子的擴散87p無擴散相變

48、：無擴散相變：是指相變前后只是晶體是指相變前后只是晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而而成成分不改變分不改變的相變屬于。的相變屬于。無擴散相變中原子可采用無擴散無擴散相變中原子可采用無擴散切變方式切變方式完成晶格改組，也可借助熱激活靠完成晶格改組，也可借助熱激活靠短程擴短程擴散散跨過相界面完成相變?？邕^相界面完成相變。p常見的無擴散相變：常見的無擴散相變：陶瓷的同質(zhì)異構(gòu)轉(zhuǎn)陶瓷的同質(zhì)異構(gòu)轉(zhuǎn)變、金屬的變、金屬的馬氏體轉(zhuǎn)變馬氏體轉(zhuǎn)變和塊型轉(zhuǎn)變等。和塊型轉(zhuǎn)變等。88p大多數(shù)陶瓷隨溫度的變化要發(fā)生大多數(shù)陶瓷隨溫度的變化要發(fā)生晶型的轉(zhuǎn)變晶型的轉(zhuǎn)變，這些同素轉(zhuǎn)變過程往往這些同素轉(zhuǎn)變過程往往不需離子的長程擴散不需離

49、子的長程擴散，故可故可認為是無擴散相變。認為是無擴散相變。p在同素相變中的無擴散相變分在同素相變中的無擴散相變分兩類兩類： 第一類第一類重構(gòu)型重構(gòu)型相變；第二類相變；第二類位移型位移型相變。相變。兩種無擴散相變模型兩種無擴散相變模型位移型位移型重構(gòu)型重構(gòu)型89p塊型轉(zhuǎn)變最初是在塊型轉(zhuǎn)變最初是在Cu-ZnCu-Zn合合金金中發(fā)現(xiàn)的，后來在中發(fā)現(xiàn)的，后來在銅基合銅基合金金、銀基合金銀基合金及及鐵碳合金鐵碳合金等等合金系中也發(fā)現(xiàn)了該類型轉(zhuǎn)合金系中也發(fā)現(xiàn)了該類型轉(zhuǎn)變。變。p由由Cu-ZnCu-Zn二元相圖可知，二元相圖可知，Cu-Cu-38at%Zn38at%Zn合金由合金由 相區(qū)，快相區(qū)，快速冷卻，

50、通過速冷卻，通過 + + 兩相區(qū)時，兩相區(qū)時，可避免發(fā)生脫溶分解和馬氏可避免發(fā)生脫溶分解和馬氏體轉(zhuǎn)變體轉(zhuǎn)變，由由 相轉(zhuǎn)變?yōu)槌煞窒噢D(zhuǎn)變?yōu)槌煞峙c母相相同的與母相相同的 相相。90p這種塊狀的這種塊狀的 相在相在 相晶界上形核相晶界上形核，以，以每秒數(shù)厘米的速度很快長入周圍每秒數(shù)厘米的速度很快長入周圍 相相中，中，因此因此原子來不及長程擴散原子來不及長程擴散，致使，致使新相新相與母相具有相同成分與母相具有相同成分，因此可將其看，因此可將其看成無擴散相變。成無擴散相變。p由于這種相呈現(xiàn)由于這種相呈現(xiàn)不規(guī)則塊狀外形不規(guī)則塊狀外形，因，因此叫塊型轉(zhuǎn)變。此叫塊型轉(zhuǎn)變。91 馬氏體相變是原子以協(xié)同運動的馬氏體

51、相變是原子以協(xié)同運動的切變方式切變方式完成完成相轉(zhuǎn)變，新相與母相間相轉(zhuǎn)變，新相與母相間具有一定晶體學取向關(guān)系具有一定晶體學取向關(guān)系，相，相變具有變具有浮凸效應浮凸效應。 塊型轉(zhuǎn)變時，塊型轉(zhuǎn)變時， 相的長大靠相的長大靠非共格界面的熱激非共格界面的熱激活遷移活遷移來完成，原子的遷移靠來完成，原子的遷移靠短程擴散短程擴散。所以塊型轉(zhuǎn)。所以塊型轉(zhuǎn)變時，新相與母相間變時，新相與母相間無一定晶體學取向關(guān)系無一定晶體學取向關(guān)系，相變，相變無無浮凸效應浮凸效應。 由于由于塊型轉(zhuǎn)變塊型轉(zhuǎn)變是通過母相原子跨越界面進入新是通過母相原子跨越界面進入新相的方式進行的，因此相的方式進行的，因此必須在足夠高的溫度下必須在足

52、夠高的溫度下，保證，保證原子具有短程擴散的能力，這種轉(zhuǎn)變才能進行。原子具有短程擴散的能力，這種轉(zhuǎn)變才能進行。 92溫度溫度0%50%0%100%MfMs脫溶脫溶馬氏體馬氏體時間時間 具有塊型轉(zhuǎn)變合金的一種可能的具有塊型轉(zhuǎn)變合金的一種可能的CCT曲線曲線93p我國在我國在戰(zhàn)國時代戰(zhàn)國時代已進行已進行鋼的淬火鋼的淬火。遼陽三道壕出土的。遼陽三道壕出土的西漢時代的鋼劍即為淬火組織。西漢時代的鋼劍即為淬火組織。p但直到但直到十九世紀中期十九世紀中期，索拜（，索拜（SorbySorby）才首先）才首先用金相顯用金相顯微鏡觀察到淬火鋼中的這種硬相微鏡觀察到淬火鋼中的這種硬相。p18951895年法國人年法

53、國人OsmondOsmond為紀念德國冶金學家為紀念德國冶金學家Adolph Adolph MartensMartens，將其命名為，將其命名為MartensiteMartensite。p馬氏體最初只是指鋼從奧氏體區(qū)淬火后所得到的組織。馬氏體最初只是指鋼從奧氏體區(qū)淬火后所得到的組織。p馬氏體相變發(fā)生在很大過冷狀態(tài)下，相變具有馬氏體相變發(fā)生在很大過冷狀態(tài)下，相變具有表面浮表面浮凸效應凸效應和和形狀的改變形狀的改變，屬于無擴散的位移型相變。，屬于無擴散的位移型相變。p現(xiàn)在已把具有這種轉(zhuǎn)變特征的相變統(tǒng)稱為現(xiàn)在已把具有這種轉(zhuǎn)變特征的相變統(tǒng)稱為馬氏體相變馬氏體相變，其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物稱為馬氏體。其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物稱為馬

54、氏體。94A AB B C C馬氏體相變的無馬氏體相變的無擴散性擴散性切變共格性與表切變共格性與表面浮凸現(xiàn)象面浮凸現(xiàn)象位向關(guān)系與慣習面位向關(guān)系與慣習面D D 馬氏體相變的馬氏體相變的可逆性與形狀記可逆性與形狀記憶效應憶效應95p馬氏體是在馬氏體是在MsMsMfMf（馬氏體轉(zhuǎn)變終了（馬氏體轉(zhuǎn)變終了點）溫度范圍內(nèi)進點）溫度范圍內(nèi)進行，隨轉(zhuǎn)變溫度的行，隨轉(zhuǎn)變溫度的降低馬氏體轉(zhuǎn)變量降低馬氏體轉(zhuǎn)變量增加，但增加，但總是或多總是或多或少殘留一些母相或少殘留一些母相。96馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)p不同材料中的馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)也不盡相同。不同材料中的馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)也不盡相同。pZrOZrO2 2基陶

55、瓷基陶瓷中的正方相中的正方相單斜相（單斜相（tmtm）轉(zhuǎn)變是典）轉(zhuǎn)變是典型的馬氏體轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是屬于單斜系。型的馬氏體轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是屬于單斜系。pCoCo、Co-FeCo-Fe、Co-NiCo-Ni合金合金系中，面心立方結(jié)構(gòu)的母系中，面心立方結(jié)構(gòu)的母相轉(zhuǎn)變?yōu)槊芘帕浇Y(jié)構(gòu)的馬氏體。相轉(zhuǎn)變?yōu)槊芘帕浇Y(jié)構(gòu)的馬氏體。p鋼中馬氏體鋼中馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)隨合金和碳含量的變化，的晶體結(jié)構(gòu)隨合金和碳含量的變化，可存在體心立方、體心正方和密排六方三種晶體可存在體心立方、體心正方和密排六方三種晶體結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。9798p馬氏體的組織形貌和亞結(jié)構(gòu)極為馬氏體的組織形貌和亞結(jié)構(gòu)極為復雜復雜。p金屬材料及陶瓷材料中的馬氏體的形態(tài)金屬材料及陶瓷材料中的馬氏體的形態(tài)各異，有各異，有片狀、板條狀、針狀、蝶狀片狀、板條狀、針狀、蝶狀等。等。p馬氏體形態(tài)不同，亞結(jié)構(gòu)也不同馬氏體形態(tài)不同，亞結(jié)構(gòu)也不同。p鋼中馬氏體主要有鋼中馬氏體主要有片狀片狀和和板條狀板條狀兩種。兩種。99p最主要的性能特點：最主要的性能特點：強度與硬度高。強度與硬度高。p當當w wC C 0.5%0.5%時，馬氏體硬度隨含碳量的增加急劇時，馬氏體硬度隨含碳量的增加