• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      略論穩(wěn)定態(tài)與亞穩(wěn)態(tài)

      2012-12-28 06:18:24郝士明
      材料與冶金學報 2012年1期
      關(guān)鍵詞:亞穩(wěn)態(tài)省略室溫

      郝士明

      (東北大學 材料與冶金學院,沈陽 110819)

      略論穩(wěn)定態(tài)與亞穩(wěn)態(tài)

      郝士明

      (東北大學 材料與冶金學院,沈陽 110819)

      目前,由于材料與冶金科技的發(fā)展,出現(xiàn)了超出或遠離常規(guī)條件下使用的材料,在材料制備過程中,也常出現(xiàn)一些不太穩(wěn)定的物質(zhì),因此“穩(wěn)定態(tài)”和“亞穩(wěn)態(tài)”成了常用詞匯.但是在探究這兩個詞匯的含義時又會發(fā)現(xiàn),它們的應(yīng)用范圍極其廣泛:物理學、化學、天文學、原子能工程學、電子器件學、熱工學、化工學等等,涉及大部分自然科學門類.甚至社會科學中也使用這兩個詞匯.盡管各學科中的“穩(wěn)定態(tài)”和“亞穩(wěn)態(tài)”是可以相通的,或是可以相互啟發(fā)的,但是其含義仍有明顯差別.要給出一個普適的說明極其困難,或者說是不可能的.為了不發(fā)生誤解,這里的論說僅限于材料學及其周邊領(lǐng)域.本文可以算作學生或同行們與我討論這個問題的一個總結(jié).

      物質(zhì)或某個相的狀態(tài),取決于條件.所謂條件通常是指溫度和壓力.特殊情況下也可包括力場、電磁場、輻射場等.而最常見的情況是指溫度.

      任何物質(zhì)或任何相在某一條件下都將經(jīng)歷各種變化最終達到穩(wěn)定態(tài),即結(jié)構(gòu)和成分不隨時間變化的狀態(tài).但是達到穩(wěn)定態(tài)的時間卻因條件的差異而有極大不同.我們經(jīng)常省略“室溫”這個條件而談?wù)摲€(wěn)定態(tài).比如我們說面心立方Al是穩(wěn)定態(tài),這時已無意中省略了室溫這個條件,有時還會省略“常壓”這個條件.于是可以從熱力學上說,穩(wěn)定態(tài)就是與其他各種狀態(tài)相比,Gibbs自由能為最小的狀態(tài),即平衡態(tài).

      有時,根據(jù)我們“會意”的程度,還會省略并非一個確定的溫度.比如我們說“金屬的液態(tài)是一種穩(wěn)定態(tài)”時,其實已經(jīng)省略了“熔點之上”這個條件.由此可知,“穩(wěn)定態(tài)”是一個不能脫離條件而存在的概念,參見圖1.

      亞穩(wěn)態(tài)是一種特殊的“結(jié)構(gòu)和成分不隨時間而變的狀態(tài)”.首先這種狀態(tài)要靠特殊技術(shù)才能實現(xiàn),其次要靠原子活動能力較低才能維持,另外這個時間不會是無限長的.熱力學描述是:它不是各種狀態(tài)中自由能最低的狀態(tài).比如,特殊成分合金的液體在以極快的速度冷卻到室溫時,可以變成金屬玻璃,即非晶態(tài)(amorphous state);室溫下它的結(jié)構(gòu)可以長時間保留.但由于不是自由能最低的狀態(tài),一旦原子活動能力增高(如提高溫度),它將轉(zhuǎn)變成某種自由能更低的狀態(tài)(結(jié)晶態(tài),crystalline state).再比如,在合金液體凝固過程中形成的準晶體(quasicrystalline),如果在重新加熱時轉(zhuǎn)變成晶體,則被稱為是亞穩(wěn)態(tài)準晶體.如果原子活動能力提高仍不轉(zhuǎn)變成晶體,則稱為穩(wěn)定態(tài)準晶體.

      圖1 穩(wěn)定態(tài)與亞穩(wěn)態(tài)的自由能溫度圖.圖中的非晶態(tài)、過冷液體a和過熱晶體b為亞穩(wěn)態(tài)Fig.1 Schema of free energy the stable state and metastable state vs temperature.

      固態(tài)材料在加工處理過程中被制成細晶組織、晶體缺陷的高密度組織以及過飽和固溶體組織等也屬于亞穩(wěn)態(tài),一旦原子獲得足夠的活動能力,它們將變成為自由能更低的粗晶組織、再結(jié)晶組織、低濃度固溶體加析出物組織等.這些都屬于由亞穩(wěn)態(tài)向穩(wěn)定態(tài)的轉(zhuǎn)變.應(yīng)該說,亞穩(wěn)態(tài)一直存在向穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)變的驅(qū)動力.但實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變的時間卻有極大的差別.這既取決于驅(qū)動力與原子活動能力的相對值,還取決于這一轉(zhuǎn)變是否需要重新形核.我們知道,鋼鐵材料中的Fe3C相對于石墨是亞穩(wěn)態(tài),但是出土的春秋時代鋼劍中的Fe3C,經(jīng)過了近3000年還沒有變成石墨,就是由于這個過程既需要形核,而驅(qū)動力和原子活動能力又不夠大所致.

      這里最需要強調(diào)的是:無論是談?wù)摲€(wěn)定態(tài)還是亞穩(wěn)態(tài)都應(yīng)當首先明確條件.

      A

      1671-6620(2012)01-0032-01

      2012-01-03.

      郝士明 (1938—),男,東北大學教授,博士生導(dǎo)師,E-mail:haoshmg@163.com.

      猜你喜歡
      亞穩(wěn)態(tài)省略室溫
      超導(dǎo)追求
      室溫采集裝置及供熱二級管網(wǎng)智能化改造
      煤氣與熱力(2021年2期)2021-03-19 08:55:50
      2016年門源MS6.4地震前跨斷層短水準短期異常的機理探討
      地震研究(2020年4期)2020-09-26 10:08:11
      偏旁省略異體字研究
      FPGA設(shè)計中跨時鐘域的問題與方法
      一種在室溫合成具有寬帶隙CdS的簡單方法
      中間的省略
      詩選刊(2015年6期)2015-10-26 09:47:13
      甲氧基MQ樹脂補強縮合型室溫硫化硅橡膠的研究
      非對稱反饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中亞穩(wěn)態(tài)的位置與穩(wěn)定性
      相變過程中的亞穩(wěn)態(tài)和失穩(wěn)分解現(xiàn)象
      物理與工程(2010年6期)2010-03-25 10:02:35
      安西县| 泸定县| 且末县| 灌阳县| 博乐市| 咸宁市| 东兰县| 蛟河市| 鄂尔多斯市| 崇礼县| 武安市| 芜湖县| 泸水县| 睢宁县| 綦江县| 申扎县| 桦川县| 连平县| 东明县| 仙居县| 枣庄市| 合川市| 饶平县| 含山县| 株洲县| 临泉县| 靖江市| 永吉县| 彭州市| 巩义市| 广宗县| 乌苏市| 清镇市| 佛山市| 武邑县| 韩城市| 城口县| 县级市| 平顶山市| 行唐县| 永平县|