Критическая температура разупорядочения

Как отмечалось ранее (см. ФМ-1, гл. III, разд. 10), во многих фазах металлических сплавов атомы разного сорта упорядоченно расположены в узлах кристаллической решетки при температурах ниже определенной критической температуры. При идеальном составе с точки зрения упорядочения, когда соотношение атомов компонентов обычно представляет собой простое число, происходящее в сплаве превращение отличается от фазовых превращений,, рассмотренных в настоящей главе. При нагреве упорядоченного сплава идеального состава степень порядка уменьшается по мер повышения температуры легкость дальнейшего разупорядочения возрастает по мере уменьшения степени порядка, так что с ростом температуры степень упорядоченности все быстрее уменьшается, пока окончательно не станет равной нулю при критической температуре. При охлаждении происходят обратные изменения, причем упорядочение возникает быстро, но не доходит до конца при критической температуре Та- При любой температуре ниже критической существует равновесная степень упорядочения. Быстрое начало упорядочения при Тс сопровождается выделением тепла, которое обнаруживается на кривых охлаждения, снятых с небольшой ско- [c.120]

Термический анализ можно использовать только в тех случаях, когда превращение протекает достаточно быстро, чтобы можно было наблюдать тепловые эффекты при используемых на практике скоростях охлаждения или нагревания. Если исследуемый образец претерпевает фазовое превращение, то на его нормальной кривой охлаждения отмечается резкий перелом вследствие выделения скрытой теплоты превращения. В противоположность этому превращение порядок spS беспорядок может не сопровождаться тепловым эффектом, но в температурном интервале превращения удельная теплоемкость значительно изменяется, как описано выше, так что она оказывает влияние на скорость охлаждения ниже критической температуры. Явно выраженное замедление на кривой охлаждения наблюдается при температуре критической точки оно постепенно уменьшается по мере уменьшения удельной теплоемкости до нормальных значений при дальнейшем понижении температуры. Это замедление трудно отличить от критической точки, наблюдаемой при обычном фазовом превращении. Однако при нагревании упорядоченного сплава, приведенного в равновесное состояние, медленное на первых порах, а затем быстрое разупорядочение вызывает уменьшение скорости нагревания в рассматриваемом интервале температур, причем сначала этот процесс идет медленно, а по мере приближения к критической температуре быстрее. При прохождении критической температуры величина удельной теплоемкости очень резко возвращается к значению, характерному для неупорядоченного сплава, после чего резко возрастает скорость нагревания. Кривая нагревания этого типа отличается от кривой в случае истинного фазового превращения, и ее можно рассматривать как доказательство превращения порядок беспорядок. Если превращение идет вяло, то переломы на термических кривых сглаживаются и уже не удается определить точное положение критической температуры упорядочения. Однако в случае превращений, идущих со значительной скоростью, повторное снятие кривых нагревания со сплавов разного состава позволяет построить кривую зависимости температуры начала упорядочения от состава и нанести ее на диаграмму состояния. [c.128]

Феноменология упорядоченных состояний и фазового перехода. Макроскопические (сильные) внешние воздействия на систему многих тел влияют на степень ее упорядоченности. Одни из таких воздействий влияют на параметр порядка непосредственно, меняя его величину в обе стороны — увеличивая или уменьшая этот параметр в упорядоченном состоянии, а также приводя к появлению параметра порядка в неупорядоченном без внешнего воздействия состоянии системы (вынужденное нарушение симметрии). Примером может служить воздействие сильного магнитного поля на ферромагнетик. Воздействия другого типа не сказываются прямо на параметре порядка, но, меняя характеристики системы, влияют в конечном счете и на величину этого параметра. Важнейший пример — воздействие достаточно высокой температуры Т Т — критическая температура), ведущее к исчезновению (из-за тепловых флуктуаций) параметра порядка и к восстановлению симметрии. Это прямо следует из условия минимума свободной энергии F = Е — TS при больших Т, независимо от вида энергии Е, выгодно увеличение энтропии 5, т. е. разупорядочение системы. [c.178]

В ходе А -кривых при различных температурах отражаются две противоположные тенденции, а именно, тенденции упорядочения и разупорядочения, которые в данном случае выражаются в разделении обоих компонентов А и В при гетерогенном распаде расплава или в статистически беспорядочном распределении атомов обоих видов в гомогенном смешанном кристалле. Эти тенденции можно описать количественно с помощью энергии и энтропии системы. Действительно, стремление свободной энергии к минимуму может быть достигнуто как благодаря стремлению внутренней энергии к минимальному значению, так и за счет стремления энтропии к максимальной величине. При низких температурах преобладает первая тенденция, при более высоких — вторая. Появление точек перегиба на рис. 8.14 при критическом значении кТ является следствием того, что энтропийный эффект сильнее влияет на те процессы, которые ведут к гомогенному распределению. [c.153]

При образовании сверхструктуры степень упорядочения изменяется в зависимости от температуры. Очевидно, при температуре абсолютного нуля будут наиболее благоприятные условия для существования полностью упорядоченной структуры, когда все атомы занимают правильные положения в кристаллической решетке. При повышении температуры тепловое колебание атомов приводит к некоторому нарушению порядка, в результате чего отдельные атомы занимают неправильные положения в решетке. Степень дальнего порядка определяется параметром S, который в свою очередь определяется произведением г — йу) (г 4-- - ), где г—вероятность того, что данный атом занимает в кристаллической решетке правильное положение w — вероятность того, что атом занимает неправильное положение. Следовательно, r + w = 1. Если все атомы занимают в кристаллической решетке правильные положения (полное упорядочение), то г=1, W = 0 и S=l. Полностью разупорядоченное состояние соответствует равенству числа атомов, занимающих в решетке правильные и неправильные положения при этом S = = 0. Энергия V, необходимая для перевода двух атомов из правильного в неправильное положение, зависит от S и, следовательно, от температуры. Для почти полностью упорядоченного состояния кристаллической решетки энергия V велика, поэтому при низких температурах лишь отдельные атомы могут переходить в неправильное положение. При повышении температуры число атомов, занимающих неправильные положения, растет, S уменьшается и энергия V также уменьшается следовательно, процесс разупорядочения прогрессивно облегчается по мере того, как структура становится все менее упорядоченной, и, наконец, в области критической темпера- [c.155]

При наличии очень сильного взаимодействия между разноименными атомами критическая температура при которой происходит разупорядочение, может оказаться выше температуры плавления материала. Такие сплавы имеют сходство с химическими соединениями (см. гл. IV). Если взаимодействие между разнородными атомами является менее интенсивным, то упорядоченный твердый раствор может стать разупорядоченным при некоторой критической температуре, даже если его состав отвечает строго определенному стехиометрическому соотношению, подобному формуле соединения. Такое явление наблюдается для многих типичных фаз в металлических сплавах при повышении температуры. Наконец, если упорядочивающие силы очень незначительны, как, например, в области малых концентраций при образовании ограниченных твердых растворов, то критическая температура может лежать ниже температуры, при которой возможно достижение равновесия в приемлемых пределах времейи. В таком случае можно сказать, что разупорядоченное состояние является замороженным . Было найдено, что энергия активации, необходимая для перевода полностью упорядоченного сплава в неупорядоченное состояние, оказалась того же порядка, что и энергия активации для диффузии или для возврата после холодной пластической деформации, т. е. около 1,5—2 эв. [c.208]

У ряда диэлектриков выше некоторой критической температуры происходит фазовое превращение, которое связано с разупорядочени-ем одной из ионных подрешеток. В этом случае происходит резкий [c.252]

Несмотря на большое теоретическое значение этой проблемы, мы не будем ее здесь рассматривать. Следует отметить, что разрушение упорядоченного расположения атомов связано с затратой энергии и отсюда—с аномальным повышением удельной теплоемкости в обл1асти критической точки. Эти эффекты подробно исследовал Сайкс [26], аппаратура которого описана ниже. Образование сверхструктуры сопровождается также увеличением электрической проводимости. Это объясняется тем, что вследствие волновой природы электронов их движение сквозь кристалл должно облегчаться при правильном распределении атомов. Наоборот, по мере повышения температуры упорядоченного сплава, электрическое сопротивление увеличивается аномально в области критической точки. Как будет показано ниже, экспериментальные исследования электрического сопротивления проливают свет на ход процессов упорядочения и разупорядочения (см. главу 27). [c.44]

А. Уббелоде [16] рассматривает различные теории плавления механическую, колебательную, позиционную, ориентационную и др. Расчетами показано, что изменение межатомных сил и температуры, при которых упругая постоянная равна нулю, приводит к преодолению сопротивления сдвигу и переходу из твердого в жидкое состояние. Согласно колебательной теории плавления амплитуда колебаний атомов в решетке должна увеличиваться по мере приближения к температуре плавления. В точке плавления амплитуды колебания достигают критической величины, вследствие чего кристалл становится механически неустойчивым. Теплота плавления пропорциональна работе образования дефектов кристаллической решетки и изменения объема при переходе из твердого в жидкое состояние. В некоторых теориях плавления учитываются концентрации вакансий и плотность дислокаций, которые оказывают влияние на неустойчивость кристаллов против сдвиговых напряжений. Позиционное плавление связывают с разупо-рядочением структуры кристаллов. При плавлении веществ с несферическими молекулами наблюдается ориентационное разупорядочение — изменяется форма и ориентация молекул. Перераспределение атомов в процессе плавления вызывает возрастание энтропии. [c.33]

Приравнивая разу поря дочивающую энергию Asq (3.32) и упорядочивающую энергию обмена А (3.33), можно оценить критический линейный размер ферромагнитной частицы, при котором ферромагнетизм исчезает при всех температурах из-за разупорядочения магнитных моментов под действием энергии Asq [c.110]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...