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弥散析出相的聚集长大现象分析与应用探讨

更新时间:2025-01-10 工作计划 版权反馈
【摘要】:在析出相形成初期,其颗粒细小弥散、大小不等,颗粒间的平均距离d远大于颗粒直径2r。设α相中有两个半径不等的相邻的β相颗粒,其半径分别为r1和r2,且r1<r2,如图11-10所示。在图11-10中两个β粒子之间的α相中将出现浓度梯度,在此浓度梯度的作用下,原子将从小颗粒周围向大颗粒扩散,这样就破坏了胶态平衡。

在析出相形成初期,其颗粒细小弥散、大小不等,颗粒间的平均距离d远大于颗粒直径2r。设α相中有两个半径不等的相邻的β相颗粒,其半径分别为r1r2,且r1r2,如图11-10所示。

根据Gibbs-Thomson定律,在β相颗粒周围的α相中溶质原子的溶解度与β相颗粒的半径r有关,可以用式(11-6)表示

图11-10 析出相颗粒长大原理示意图

式中 Cαr)和Cα(∞)——颗粒半径为r和∞时的溶质原子Bα相中的溶解度;

γ——界面能;

VB——β相的摩尔体积。(www.xing528.com)

可见,颗粒半径r越小,溶解度越大,即有Cαr1)>Cαr2)。在图11-10中两个β粒子之间的α相中将出现浓度梯度,在此浓度梯度的作用下,原子将从小颗粒周围向大颗粒扩散,这样就破坏了胶态平衡。为了恢复平衡,小颗粒必须溶解,而大颗粒将长大。这样将导致小颗粒的溶解直至消失,大颗粒将不断长大而粗化。同时,颗粒间距将增加。

新相颗粒在一定温度T下随保温时间τ的延长而不断长大,Lifshitz等推导出颗粒平均半径与温度的关系式为

式中 r0——粗化开始时β相颗粒的平均半径;

r——经过时间τ粗化后的平均半径;

D——B元素原子在α相中的扩散系数。

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