材料熱力學

將具有互溶間隙的固溶體從高溫的1相狀態急冷,並保持在間隙內側的溫度。關於離相分解,下列敘述何者正確?

  1. A發生在自由能曲線下凸(d²G/dx² > 0)的組成,必須越過形成臨界核所需要的能障
  2. B發生在 d²G/dx² < 0 的組成,沒有成核能障,組成的擾動藉由上坡擴散而成長
  3. C是不伴隨擴散的剪切型相變,保持與母相相同的組成,只有晶體結構改變
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正確答案:B. 發生在 d²G/dx² < 0 的組成,沒有成核能障,組成的擾動藉由上坡擴散而成長

即使在互溶間隙內側,在自由能曲線呈上凸(d²G/dx² < 0)的離相分解線(spinodal)內側,極小的組成擾動也會使自由能下降,因此擾動會直接被放大。沒有成核能障,原子逆著濃度梯度,從濃度低的一側擴散到高的一側(上坡擴散)。結果在整體均勻地形成組成以某波長週期性變化的微細組織。在 d²G/dx² > 0 的組成(離相分解線與溶解度線之間),小的擾動會使自由能上升,因此以形成臨界核的成核與成長機制分離。不伴隨擴散的剪切型相變是麻田散鐵相變。Fe-Cr系肥粒鐵的475℃脆化,就是離相分解的例子。

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