Фактор упругой энергии вместе, с граничной межфазовой энергии определяет морфологию, ориентацию и взаимное расположение частиц новой фазы в ходе их образования и роста.
2. Фактор ограниченной диффузионной подвижности атомов в кристалле и возможность кооперативного движения совокупности атомов. Ограниченная подвижность атомов позволяет получать метастабильные или стабильные (абсолютно неустойчивые) состояния с помощью обычных для современной технологии средств (имеются в виду предел изменения внешних параметров равновесия – температуры и давления, градиенты и скорости их изменения). Резкое изменение давления в широком диапазоне (от нескольких десятков или сот килобар до атмосфёрного) при низкой температуре или большая скорость охлаждения в условиях ограниченной подвижности атомов позволяет достигать очень большого переохлаждения (или пресыщения), что часто совершенно изменяет ход фазового превращения.
Кооперативный характер движения атомов в отсутствие (или при слабом развитии) релаксационных процессов при низкой температуре дают особый механизм превращения кристаллической структуры, называемый мартенситным. Кинетика мартенситных превращений так сильно отличается от кинетики других фазовых превращений, что сих пор обсуждается вопрос о применимости к ним обычных представлений об образовании и росте зародышей.
Классификация фазовых превращений и проблема зарождения новой фазы. В основу классификации фазовых превращений можно положить сравнение атомно-кристаллической структуры и химического состава фаз в исходном состоянии системы и фаз – продуктов превращения. В этом отношении превращение состоит в образовании новой фазы (или нескольких новых фаз) отличающейся:
– кристаллической структурой, т. е. координацией атомов в решетке (аллотропические превращения в металлах и сплавах, упорядочение);
– химическим составом при сохранении координации атомов в решетке (расслоение твердого раствора);
– структурой и составом (аллотропическое превращение в твердых растворах, выделение избыточных фаз из твердых растворов, эвтектоидный распад).
Эта классификация не включает превращений, связанных только с электронной структурой (многие случаи магнитных переходов в сверхпроводящее состояние).
Наиболее общее представление о конденсированной системе даются с помощью элементов вращательной и трансляционной симметрии в расположении и свойствах частиц, т. е. определением эквивалентности некоторых направлений и точек пространства в системе. С этой точки зрения фазовый переход, состоит в изменении симметрии. Например, при затвердевании расплава полная трансляционная симметрия однородной жидкости переходит в более низкую симметрию кристаллической решетки. Понижение симметрии, при системы происходит при упорядочении и распаде твердых растворов, при переходе вещества из парамагнитного состояния в ферромагнитное (или антиферромагнитное) и т.д. В связи с этим наиболее общая классификация фазовых переходов может дана по группам симметрии.
В зависимости состояния термодинамической системы от внешних параметров равновесия особенно интересны точки, в которых происходит качественное изменение – скачкообразное изменение тех или иных свойств, что и означает фазовый переход. Если иметь в виду требование термодинамической устойчивости, то бесконечно близко к точке перехода изменение термодинамического потенциала системы должно быть бесконечно малым. Это возможно в двух случаях: при появлении бесконечно малого количества новой фазы с определенным конечным отличием ее свойства от свойств исходной фазы или при бесконечно малом изменении кого-либо свойства во всем объеме.
Возникновение областей новой фазы с существенно иными свойствами должно приводить к появлению поверхностности энергии. Поэтому слишком малой области новой фазы невыгодны и фазовый переход может задерживаться, следовательно, каждая из фаз может существовать (как метастабильная или стабильная) по стороны от точки перехода. Сама точка перехода при этом представляет собой пересечение линий зависимости термодинамического потенциала двух фазовых состояний при этом никаких особенностей в зависимости потенциала каждой из фаз (например, температурной зависимости) при переходе через критическую точку нет. Такой переход называется фазовым переходом первого рода.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.