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第八章节亚稳态材料
材料科学基础Fundamentals of Materials Science;第8章亚稳态材料 Chapter 8 Metastable state of materials; 研究亚稳态的意义; 亚稳态的存在形式; 见图8.1 材料自由能随状态的变化示意图。a点是自由能最高的不稳定状态; d点是自由能最低的位置,此时体系处于稳定状态; b点位于它们之间,如果要到达d状态,需要越过能峰c,在没有驱动力的情况下,体系就可能处于b这种亚稳态,故从热力学上说明了亚稳态是可以存在的。;8.1 纳米晶材料;8.1.1 纳米晶材料的结构; 此外,如材料中存在杂质、溶质原子,这些原子的偏聚作用,使晶界区域的化学成分不同于晶内。
由于结构上和化学成分上都偏离了正常多晶结构,所表现出的各种性能也明显不同于通常的多晶体材料。 ;8.1.2 纳米晶材料的性能;(1)纳米晶材料的力学性能远高于其通常多晶状态; ; 纳米材料的其他性能,如超导临界???度和临界电流的提高、特殊的光学性质、触媒催化作用等也是引人注目的。;8.1.3 纳米晶材料的形成;8.2 准晶态材料;以拼砌花砖方式的模型来表征准晶结构;8.2.2 准晶的形成;8.3 非晶态材料; 由液态转变为非晶态的能力既决定于冷却速度也决定于合金成分。; 晶体材料在高能辐照或机械驱动等作用下也会发生非晶化转变。;机械合金化形成非晶态须满足热力学和动力学两方面的条件。
热力学条件:两组元具有负的混合焓;
动力学条件:系统为不对称的扩散偶。
机械研磨其非晶化的能量条件是:
GC+△GD>GA
式中,GC为晶态的自由能,△GD是各种缺陷导致的自由能增量, GA为非晶态的自由能。可见, △GD是决定因素。主要包括:晶格畸变能、晶界能、化学无序能、反位能和反向畴界能。;8.3.2 非晶态的结构; 图为Ni81B19非晶态合金的散射谱线及三类(Ni-Ni,B-B,Ni-B)部分原子对分布函数。;8.3.3 非晶合金的性能
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