ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Стабильность фаз и механизм фазовых превращений в твердом состоянии из "Лекции по физике твердого тела Принципы строения, реальная структура, фазовые превращения " При последовательном построении теории фазовых превращений необходимо рассмотреть причины изменения фазового состояния и механизм превращения. Причиной фазовых превращений является изменение стабильности фаз в зависимости от внешних воздействий. Например, стабильная в определенной температурной области фаза становится нестабильной при понижении или повышении температуры. [c.198] Теория равновесия, развитая Гиббсом, оперирует макроскопическими термодинамическими величинами, и исследование стабильности фаз сводится к выражению этих величин через свойства атомов и молекул. Точное решение т-акой задачи (проблема многих тел) методами квантовой механики связано с непреодолимыми трудностями математического характера, поскольку волновые уравнения содержат переменных. Несмотря на большое число работ, посвященных разработкам приближенных методов решения проблемы многих тел, до сих пор не получено обнадел ивающих результатов. Обычно невозможно предсказать даже относительную стабильность кристаллических структур, и это неудивительно, поскольку теплота фазовых переходов в твердом состоянии составляет величину порядка 1 % энергии связи твердого тела, В некоторых благоприятных случаях удалось получить правдоподобное объяснение, почему одна структура более стабильна, чем другая, однако подобные объяснения основаны на физических моделях и носят полукачественный характер. Более того, даже при простейших предположениях о виде межатомного взаимодействия расчет равновесных свойств связан с решением сложных статистических задач приближенными методами, и трудно понять, являются ли выводы приближенного решения следствием математических упрощений или они отражают особенности выбранной физической модели. [c.198] При любом фазовом превращении в твердом состоянии происходит перестройка атомной структуры системы. В твердом состоянии перестройка структуры имеет место, кроме того, при процессах, не являющихся фазовыми превращениями, например при рекристаллизации, пластической деформации Скольжением и двойникованием. Такие процессы отличаются ют фазовых превращений причиной перестройки кристаллической решетки атомы занимают новые положения под действием поверхностных или упругих сил, внешнего напряжения, я не вследствие того, что термодинамический потенциал одной конфигурации атомов ниже, чем другой. [c.199] Малые флуктуации состава относительно исходного состо яния существенно влияют на механизм превращения. Метаста-бильная система устойчива по отношению к малым флуктуациям, так как переход в равновесное состояние сопряжен с преодолением потенциального барьера. Состояние является абсолютно неустойчивым, или лабильным, если любая бесконечно малая флуктуация понижает термодинамический потенциал и энергетический барьер в направлении данной флуктуации отсутствует. Лабильное состояние существует только временно и распадается со скоростью, которая определяется диффузией или сдвиговыми атомными перемещениями. Примером абсолютной потери устойчивости может служить любой фазовый переход II рода. [c.200] Рассматривая стабильность фаз, Гиббс различает два типа флуктуаций флуктуации, отвечающие радикальным атомным перестройкам в пределах малых локальных областей, и флуктуации, отвечающие незначительным атомным перестройкам в больших объемах. Большинство фазовых превращений — распад твердого раствора, эвтектоидное, мартенситное превращения — обусловлено неустойчивостью системы к флуктуациям первого типа и начинается с образования физически различимых центров новой фазы (процесс зарождения), после чего области, претерпевшие превращение, растут в окружающую-метастабильную фазу (процесс роста). Соответствующие пре-вращеиия являются гетерогенными в том смысле, что во время превращения в системе существуют макроскопические области различной структуры или состава, даже если начальное и конечное состояния однофазны. [c.200] Когда система неустойчива по отношению к флуктуациям второго типа, происходит гомогенное превращение одновременно во всем объеме. Необходимые для гомогенных превращений условия выполняются при сппнодальном распаде и некоторых переходах типа порядок—беспорядок . [c.200] Вернуться к основной статье