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中國科學(xué)院金屬研究所
形狀的秘密——宏觀與微觀世界的自相似性（下）
材料新視野
2015年04月14日碳化物的微觀形貌：
碳化物會隨著合金中碳勢(化學(xué)成分變化)的提高，從不連續(xù)的球狀變?yōu)榘麪?，最后形成薄膜沿晶界析出。如上圖所示。
高溫合金的g￠-NI3Al強(qiáng)化相
g￠相形態(tài)隨著g/g￠錯配度(應(yīng)變能變化)的增加， 也會從粒狀逐漸變?yōu)榍驙睢K狀、立方狀。如上圖所示。
形狀形成主要分三步走：
1. 形核過程，即第二相從固相中析出。
？過程控制：驅(qū)動力是溫度下降引起的固溶度的降低；阻力是彈性應(yīng)變能和界面能；后兩者的相配合決定核的形狀。
1)共格界面形核時，其形狀傾向于盤狀（或薄片狀）；非共格界面時傾向于球狀。
2)當(dāng)半共格界面時，與空間三個不同的方向的錯配度有關(guān), ？ ？三個方向都不同時，傾向于長方體或橢圓體。
兩個方向相同時，傾向于形成正方體或圓柱體。
三個方向都相同時，傾向于形成立方體或球體。
？ ？ ？ ？ 2. 長大過程，即第二相的Ostwald熟化
？過程控制：驅(qū)動力是界面能的減??；阻力是溫度的下降引起的長大速率的降低。
？特點(diǎn)長大不服從拋物線規(guī)律而是立方關(guān)系。
？相比界面能的不同，導(dǎo)致二相顆粒在不同方向的熟化速率不同，影響最終的相形狀。
？第二相的體積分?jǐn)?shù)，影響熟化速率和顆粒尺寸分布函數(shù)，也最終會影響相的形狀。
？ ？ ？ ？ 3. 形狀的保持過程
？通過與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息的交換來保持自身的形狀。
結(jié)論：？
？相的形狀是通過改變成分和過冷度、冷卻速率，從而使比表面能和界面錯配度變化來控制。
？開始形核時，受熱力學(xué)過冷度的影響，決定界面的錯配度的大小。
？相的長大過程，成分的變化也影響錯配度的大小。
？隨著時間的延長和相厚度的變大過程，比表面能增大，共格逐漸變?yōu)榉枪哺窠缑妗?/p>
(全文完）