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1、相變研究及材料形態(tài)學徐祖耀上海交通大學材料科學與工程學院形核理論除籍特殊條件下，直接由起伏長大的Spinodal分解外，材料相變均以形核為開端。在均勻形核理論中，對起伏形核，按統(tǒng)計熱力學，(Landau和Lifshitz)獲得n個原子組成新相集團的幾率Pn，決定于形核集團的最低可逆功△Gn，即Pn∝exp[―△Gn/kT]其中k為Boltzman常數(shù)。由此式得每摩爾平衡集團的大小分布，Nne：Nne=NAexp[―△Gn/kT]其中NA為Avagadro常數(shù)。固態(tài)相變一般以母相中的缺陷（晶界，位錯等）形核，屬非均勻（非均質(zhì)）形核。經(jīng)典形核理論在近百年來被廣泛應用，頗見成效，但也頻受質(zhì)疑。其形
2、核率的基本方程不但難于求解，所得結(jié)果也往往不符合實驗數(shù)據(jù)。非均勻形核由于實驗情況難于描述清楚，形核率的計算頗有難度。Kelton在1991年的論文（SolidStatePhysics）中瞻望研究“非穩(wěn)態(tài)形核率”（按數(shù)學，形核率為時間的函數(shù)時即為非穩(wěn)態(tài)形核）上世紀末，歐洲興起同步輻射強X射線衍射三維儀、以測定一個晶粒（亞晶）內(nèi)的相變。Offerman等（Science,2002）以此設(shè)備測得鋼中奧氏體→鐵素體相變非均勻形核（晶界形核）相界能要比經(jīng)典理論預測的小二個數(shù)量級或以上，即小于經(jīng)典理論中二倍數(shù)量級的驅(qū)動力即能晶界形核。本文作者對此及時給以關(guān)注（2004年全國相變及凝固學術(shù)會議的大會報告）
3、2007年他們又發(fā)表兼具理論分析和實驗的論文（ActaMater）,闡明C35鋼（0.364C-0.656Mn-0.305Si）中γ→α，當達一定過冷度（如30度）1003K時呈顯無形核能壘的晶界形核,宜予重視。其他如相變熱力學，新相長大理論，動力學（包括相場理論），晶體學和形態(tài)學等均有待深入、創(chuàng)新，衷心盼望我國學者多作貢獻RelativeGibbsfreeenergyc(n)=DG(n)/kBTforaclusteroftheferritephaseinC35steelasafunctionoftheclustersizenatseveraltemperatures.Boththemaxi
4、mumrelativeGibbsfreeenergyc*andthecriticalclustersizen*significantlydecreaseforlargervaluesoftheundercoolingA3－T發(fā)展《材料形態(tài)學》材料組織對性質(zhì)的影響是材料科學與工程的核心。材料科學的發(fā)展和材料的實際應用都需要《材料形態(tài)學》（MaterialsMorphology）,其內(nèi)容包括：材料中不同組織形態(tài)的歸納和表征不同組織形態(tài)的成因組織形態(tài)對性質(zhì)的影響，這對應用緊密相關(guān)，宜制成軟件供材料設(shè)計者參考運用。鋼中珠光體的形態(tài)對力學性質(zhì)的影響設(shè)珠光體的片間距為S，高度為ω，向長大方向推進距離dx
5、時，形成珠光體體積應為S?ω?dx,質(zhì)量為ρ?S?ω?dx（ρ為密度）。設(shè)Fe3C/α間的表面能為σ，形成珠光體時新增表面面積為2dx?ω，則新增界面能σ?2dx?ω。Zener（1946）假定相變驅(qū)動力用于所需的界面能，則可求得S與過冷度△T之間的線性關(guān)系。結(jié)合Kramer等工作，拙著《金屬材料熱力學》（P.281-282）中列出：S?△T=6×10-4cm.℃(1)根據(jù)Marder和Bramfitt，得：S?△T=8.026×104?℃(2)由他們的實驗，得珠光體鋼的屈服強度σys和斷裂強度σfs為：σys（MPa）=139+46.4S-1（S：μm）σfs（MPa）=436.4+98.
6、1S-1（S：μm）代入（1）或（2）式則可算得△T對σys和σfs的影響。馬氏體形態(tài)對鋼的力學性質(zhì)的影響R.A.Grange,Strengtheningsteelbyaustenitegrainrefinement,Trans.ASM.,1966,59(1):26-48對8650，4340和4310鋼作出馬氏體屈服強度和原奧氏體晶粒大小的-1/2方呈線性Hall-Petch關(guān)系，見拙著《馬氏體相變與馬氏體》第二版圖3-99。條狀馬氏體顯微組織的示意圖圖錄自H.Kitahara,R.Ueji,N.Tsuji,Y.Minamino，Crystallographicfeaturesoflathm
7、artensiteinlow-carbonsteel，ActaMater.，2006,54:1276-1288中，P1283，F(xiàn)ig.4圖錄自S.Morito,H.Tanaka,R.Konishi,T.Furuhara,T.Maki，ThemorphologyandcrystallographyoflathmartensiteinFe-Calloys，ActaMater.，2003，51：1789-1799，
