3-2有序无序转变

1固态相变之有序--无序转变张强2012年11月27日2在许多合金系统中，符合一定成分范围的合金，在高温时，原子排列呈无序状态，而在低温时则呈有序状态，这种转变随温度的上升和下降是可逆的，且是在一定温度范围内进行的，故称这种转变为有序--无序转变。有序无序转变的含义3一有序化与超结构二长程有序和短程有序三有序合金举例四有序化理论与实验结果五达到有序平衡的速度4某些置换式固溶体其成分有定比关系（AB、A3B、AB3)，原子在阵点中占据一定的位置，这样的则为有序，而原子排列任意分布，没有特定的规律可循，这称为无序。一、有序化与超结构Fig.1orderedsolidsolution（1）有序与无序5在X射线衍射分析当中，有序合金除了有原有无序晶体的衍射峰外，还伴有一些附加衍射线，称之为超衍射线，因此有序化的固溶体常常也叫做超结构（超点阵）。（1）超结构（超点阵）有序排列的证据在于X射线衍射图上出现超结构线。这是因为在有序合金中，当异类原子晶面的散射波之间的位向差正好为π时，由于两种不同原子的散射因子不同，它们的散射波便不能相互抵消，而产生超结构线。Fig.2XRDresult6晶体由有序状态变为无序状态的转变称为有序无序转变。有序化转变包括：位置有序化位向有序化电子旋转态的有序化结构中缺陷引起的有序化（3）有序无序转变在某一临界温度以下，在一定成分范围内存在，但只有在特定成分（如AB、A3B、AB3)才能达到完全有序排列。（4）有序结构存在的条件7二、长程有序和短程有序长程有序：在很大的范围内AB原子都以一定位置的排列短程有序：在长程无序的前提下，在小范围原子仍处于有序状态。有序度参量s定量说明有序的程度，即原子在晶体中的分布状态。8BBBAAAxxPxxPs--=--=11ba（1）长程有序度以bccAmBn型合金为例，两个亚点阵：一个是八个顶点原子A构成的α亚点阵另一个是由体心原子B构成的β亚点阵则：其中PAα为A原子在α点阵中出现的几率PBβ为B原子在β点阵中出现的几率XA为A组元的原子百分数XB为B组元的原子百分数9长程有序着眼于A、B原子在整个点阵中的分布若由一个原子的近邻出发，可定义为短程有序度的概念其中q为A原子周围出现B原子的几率qu为完全无序时的qqm为完全有序时的qumuqqqq--=（2）短程有序度σ10三、有序合金举例铁铝合金---Fe-Al铜金合金---Cu-Au一般情况下对于铁铝合金常常会出现Fe3Al和FeAl两种超结构而对于铜金合金出现的超结构是Cu3Au和CuAu。而且通过实验得出结论，当结构从无序状态转变到超结构状态也就是有序状态，一般硬度都会显著提高，因为原来的面心立方体的无序结构经过有序化后，只有一个滑移面起作用。11四、有序化理论和实验结果当合金处于有序化状态时，是不容易转变成为无序化状态的，尽管有的原子进入无序化位置，也会受到周围有序化原子的约束作用，但是一旦有很多的原子进入无序化位置，那么整个结构的无序化也就会变得相对容易一些。当一个结构从有序化改变为无序化时混合熵会从原来的0值变为正值或者负值内能是在过程中是增加的除了由热振动引起的比热外还有因无序引起的位能增加所引起的附加比热。12五、达到有序平衡的速度有序化过程是一个原子从新排列的过程，因此当温度发生变化时，有序度也要发生变化，这一般都需要一定时间，甚至在扩散很慢的时候有序化都是无法达到的。布拉格和威廉姆结论就是1当临界温度低于熔点，不可能达到无序状态2不同的冷却速度可以达到不同的冷却状态3冷却过程中有大部分温度范围可以达到有序状态，因此即使以很快的速度冷却也不能保证就一定形成无序状态；13