4相变基本原理解析
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B、发生范围：金属和陶瓷材料中均可发生； ①金属中常见的马氏体相变包括面心立方-体心立方、面心立 方-面心四方、体心立方-正交、体心立方-密堆六方、面心立 方-体心立方、面心立方-密堆六方等； ②陶瓷材料中如钙钛矿结构的BaTiO3、 PbTiO3等高温顺电立 方相-低温铁电四方相以及ZrO2的四方-单斜相变；
C、常见程度： 重构型相变：广泛存在，不仅涉及晶态材料不同晶相之间 的转变，也包括物质的气相-液相-固相之间的相互转变； 位移型相变：不如结构型相变那样广泛存在，但其原子位 移图象明确，又与一些重要的物理性质(如铁电性)的变化耦 合在一起，成为现代物理和材料科学有关分支的研究热点；
D、钙钛矿ABO3的位移型相变： 钙钛矿型结构高温下具有立方对称，A离子位于立方体的中心， B离子位于8个顶角, 氧离子位于立方体棱边中位；钙钛矿结构 稳定存在的条件为 rA rO t 2 rB rO ，容差因子t 范围0.77 ~ 1.10 由于容差因子的存在以及A、B离子的价数不局限于2+4，钙 钛矿结构的晶体种类非常丰富；当温度降低并通过特定温度 (居里点)，使B离子可沿轴向或对角线方向发生微小位移，从 立方对称结构变为四方、正交 或三方菱面体对称结构；由于 这种离子位移相变，可使某些 钙钛矿结构的离子晶体内部产 生自发偶极矩，使其成为铁电 体或反铁电体而具有介电和压 电性能；
B、典型例子： 石墨-金刚石转变：典型的重构型相变；石墨为层状结构， 层内每个碳原子与周围3个碳原子形成共价键，层间由脆 弱的分子键相连；金刚石的结构与其完全不同，每个碳原 子均由共价键与其配位的4个碳原子相联；高温高压下石 墨可转变成金刚石相； 石英变体的转变： 横向相变过程为重构型相变；a-石英、a-鳞石英和a-方石 英之间的转化涉及到结构中化学键的断裂和重建，由于构 成其结构的硅氧四面体具有完全不同的连接方式，转变过 程具有势垒高、动力学速率低、相变潜热大等特点； 纵向转变过程为位移型相变，在结构上仅表现为Si-O-Si键 角的微小变化，动力学上势垒低、相变潜热小，相变速度 快，高温相保留到室温较困难；
3、有序-无序相变： A、概念：结构上通常涉及到多组元固溶体中两种或多种原子在 晶格点阵上排列的有序化，属结构型相变；发生于某一温度 区间并涉及原子或离子的长程扩散和系统序参量的变化； B、相变过程： ①组分为AB的合金，无序状态时， A、B原子随机占据在同一点阵上； ②温度降低到某一临界值时，一 种原子开始优先占据某一亚点阵， 另一种原子则趋于占据另一亚点阵， 形成部分有序的结构； ③随温度继续降低，其有序化程度 进一步增加，直至形成完全有序固溶体； ④例如连续固溶体铜-金合金中的Cu3Au的有序-无序相变；
百度文库固态相变基本原理
物相：物质系统中具有相同化学组成、聚集状态以及相同物 理、化学性质的均匀物质部分； 相变：外界条件发生变化的过程中，物相于某一特定条件下 （临界值）发生突变，表现为： ①结构的变化；
②化学成分的不连续变化；
③更深层次序结构的变化并引起物理性质的突变；
§1 相变的基本结构特征
1、重构型相变和位移型相变： A概念： 重构型相变： 相变过程中物相的 结构单元间发生化 学键的断裂和重组， 形成崭新结构，与 母相在晶体学上没 有明确的位向关系； 位移型相变：相变过程中不涉及母相晶体结构中化学键的断裂 和重建，往往只涉及原子或离子的微小位移，或其键角的微 小转动；
2、马氏体型相变： A、概念： ①第一类位移型相变：以晶胞中各原子之间发生少量相对位移 为主，往往也涉及少量晶格畸变； ②第二类位移型相变：以晶格畸变为主，可能也涉及晶胞内原 子之间的相对位移，又称马氏体型相变； ③马氏体型相变：钢在高温淬火过程中通过相变而得到的一种 高硬度的产物称为马氏体，其相变过程称为马氏体相变；
C、其他特点： ①有序化过程使结构中出现富A的晶面与富B的晶面交替排列 的情况，因此有序-无序相变常伴随超结构现象的出现； ②有序-无序相变在金属和无机非金属材料中都很常见； ③例如尖晶石结构的铁氧体，高温时阳离子无序处在八面体或 四面体间隙，不显磁性；温度低于临界值时，结构中出现离 子在不同亚点阵上的择优占据有序化过程，呈现亚铁磁性；
§2 相变热力学
1、重要的热力学函数 A、热力学状态函数： 无须考虑系统内部的结构细节，对系统的状态及其发生的现象 给出宏观描述的函数；如温度T、压强p、体积V、内能U、熵S、 焓H、赫姆赫兹自由能F、吉布斯自由能G； 内能U：描述系统内部能量的总和； 焓H： H＝U＋pV；系统内能与外界对系统所作的功之和；
C、特点：以晶格畸变为主、无成分变化、无扩散的第二类位 移型相变，其特征是发生于晶体中某一部分的极其迅速的剪 切畸变； ①热力学：无特定的相转变温度点； ②动力学：相转变速率可高达声速； ③结晶学：表现为新相沿母相习性平面(相变前后连接母相与 马氏体的平面ABCD，该平面既不发生扭曲也发生不旋转） 生长，并与母相保持着确定的切变共格结晶学关系；
4、其他形式相变： A、无公度相变： ①晶态物质失去平移对称性的相 变过程；晶格不再具有严格的三 维平移周期性，局域原子的性质 受到一个周期性的无公度调制， 即调制波的波长与母相中晶体结 构的周期之比为无理数，而形成 无公度相，本质也属于结构相变； ②调制可以是结构上、成分上、乃至更细微层次如自旋结构上的 调制； ③无公度相存在于TI和TL的温度之间：无公度相在温度降至某 一温度TI时出现，随温度继续降低并达到锁定温度TL时，材 料的晶格平移性又重新出现而进入另一公度相，新相晶胞尺 寸时高温相晶胞边长的整数倍；
B、液晶相变： ①液晶的结构具有介于液体与固体之间的中间相特征；其力学 性质于普通液体类似，具有流动性；其光学性质与晶体类似， 呈各向异性； ②液晶相是具有棒装分子结构(1.5~4.0nm)的晶态有机物在一定 温度条件下部分或完全失去分子长程位置序，但在统计意义 上仍保留其长程方向序相变过程的产物；
C、常见程度： 重构型相变：广泛存在，不仅涉及晶态材料不同晶相之间 的转变，也包括物质的气相-液相-固相之间的相互转变； 位移型相变：不如结构型相变那样广泛存在，但其原子位 移图象明确，又与一些重要的物理性质(如铁电性)的变化耦 合在一起，成为现代物理和材料科学有关分支的研究热点；
D、钙钛矿ABO3的位移型相变： 钙钛矿型结构高温下具有立方对称，A离子位于立方体的中心， B离子位于8个顶角, 氧离子位于立方体棱边中位；钙钛矿结构 稳定存在的条件为 rA rO t 2 rB rO ，容差因子t 范围0.77 ~ 1.10 由于容差因子的存在以及A、B离子的价数不局限于2+4，钙 钛矿结构的晶体种类非常丰富；当温度降低并通过特定温度 (居里点)，使B离子可沿轴向或对角线方向发生微小位移，从 立方对称结构变为四方、正交 或三方菱面体对称结构；由于 这种离子位移相变，可使某些 钙钛矿结构的离子晶体内部产 生自发偶极矩，使其成为铁电 体或反铁电体而具有介电和压 电性能；
B、典型例子： 石墨-金刚石转变：典型的重构型相变；石墨为层状结构， 层内每个碳原子与周围3个碳原子形成共价键，层间由脆 弱的分子键相连；金刚石的结构与其完全不同，每个碳原 子均由共价键与其配位的4个碳原子相联；高温高压下石 墨可转变成金刚石相； 石英变体的转变： 横向相变过程为重构型相变；a-石英、a-鳞石英和a-方石 英之间的转化涉及到结构中化学键的断裂和重建，由于构 成其结构的硅氧四面体具有完全不同的连接方式，转变过 程具有势垒高、动力学速率低、相变潜热大等特点； 纵向转变过程为位移型相变，在结构上仅表现为Si-O-Si键 角的微小变化，动力学上势垒低、相变潜热小，相变速度 快，高温相保留到室温较困难；
3、有序-无序相变： A、概念：结构上通常涉及到多组元固溶体中两种或多种原子在 晶格点阵上排列的有序化，属结构型相变；发生于某一温度 区间并涉及原子或离子的长程扩散和系统序参量的变化； B、相变过程： ①组分为AB的合金，无序状态时， A、B原子随机占据在同一点阵上； ②温度降低到某一临界值时，一 种原子开始优先占据某一亚点阵， 另一种原子则趋于占据另一亚点阵， 形成部分有序的结构； ③随温度继续降低，其有序化程度 进一步增加，直至形成完全有序固溶体； ④例如连续固溶体铜-金合金中的Cu3Au的有序-无序相变；
百度文库固态相变基本原理
物相：物质系统中具有相同化学组成、聚集状态以及相同物 理、化学性质的均匀物质部分； 相变：外界条件发生变化的过程中，物相于某一特定条件下 （临界值）发生突变，表现为： ①结构的变化；
②化学成分的不连续变化；
③更深层次序结构的变化并引起物理性质的突变；
§1 相变的基本结构特征
1、重构型相变和位移型相变： A概念： 重构型相变： 相变过程中物相的 结构单元间发生化 学键的断裂和重组， 形成崭新结构，与 母相在晶体学上没 有明确的位向关系； 位移型相变：相变过程中不涉及母相晶体结构中化学键的断裂 和重建，往往只涉及原子或离子的微小位移，或其键角的微 小转动；
2、马氏体型相变： A、概念： ①第一类位移型相变：以晶胞中各原子之间发生少量相对位移 为主，往往也涉及少量晶格畸变； ②第二类位移型相变：以晶格畸变为主，可能也涉及晶胞内原 子之间的相对位移，又称马氏体型相变； ③马氏体型相变：钢在高温淬火过程中通过相变而得到的一种 高硬度的产物称为马氏体，其相变过程称为马氏体相变；
C、其他特点： ①有序化过程使结构中出现富A的晶面与富B的晶面交替排列 的情况，因此有序-无序相变常伴随超结构现象的出现； ②有序-无序相变在金属和无机非金属材料中都很常见； ③例如尖晶石结构的铁氧体，高温时阳离子无序处在八面体或 四面体间隙，不显磁性；温度低于临界值时，结构中出现离 子在不同亚点阵上的择优占据有序化过程，呈现亚铁磁性；
§2 相变热力学
1、重要的热力学函数 A、热力学状态函数： 无须考虑系统内部的结构细节，对系统的状态及其发生的现象 给出宏观描述的函数；如温度T、压强p、体积V、内能U、熵S、 焓H、赫姆赫兹自由能F、吉布斯自由能G； 内能U：描述系统内部能量的总和； 焓H： H＝U＋pV；系统内能与外界对系统所作的功之和；
C、特点：以晶格畸变为主、无成分变化、无扩散的第二类位 移型相变，其特征是发生于晶体中某一部分的极其迅速的剪 切畸变； ①热力学：无特定的相转变温度点； ②动力学：相转变速率可高达声速； ③结晶学：表现为新相沿母相习性平面(相变前后连接母相与 马氏体的平面ABCD，该平面既不发生扭曲也发生不旋转） 生长，并与母相保持着确定的切变共格结晶学关系；
4、其他形式相变： A、无公度相变： ①晶态物质失去平移对称性的相 变过程；晶格不再具有严格的三 维平移周期性，局域原子的性质 受到一个周期性的无公度调制， 即调制波的波长与母相中晶体结 构的周期之比为无理数，而形成 无公度相，本质也属于结构相变； ②调制可以是结构上、成分上、乃至更细微层次如自旋结构上的 调制； ③无公度相存在于TI和TL的温度之间：无公度相在温度降至某 一温度TI时出现，随温度继续降低并达到锁定温度TL时，材 料的晶格平移性又重新出现而进入另一公度相，新相晶胞尺 寸时高温相晶胞边长的整数倍；
B、液晶相变： ①液晶的结构具有介于液体与固体之间的中间相特征；其力学 性质于普通液体类似，具有流动性；其光学性质与晶体类似， 呈各向异性； ②液晶相是具有棒装分子结构(1.5~4.0nm)的晶态有机物在一定 温度条件下部分或完全失去分子长程位置序，但在统计意义 上仍保留其长程方向序相变过程的产物；