有序–無序相變，中間相固溶體由原子排列有序狀態（有序相）到原子排列無序狀態（無序相）的轉變。
基本介紹
- 中文名：有序–無序相變
- 外文名：order-disorder phase transition
- 別名：有序-無序轉變
- 所屬學科：物理學
解釋
固溶體是由幾種不同材料均勻地摻在一起的固態“溶液”，它可有不同的“溶解度”。溶解度可連續變化的固溶體稱為連續固溶體；而稱溶解度僅為有限值的固溶體為有限固溶體。
亦有這樣一類固溶體，其中兩種材料的組分都需嚴格地配比或只有很小的變化範圍，如Mg與Si組成的固溶體，Mg與Si的原子數組分比只能是2∶1（可寫成化學式Mg2Si）。β相的Cu–Zn固溶體，Cu與Zn的原子數配比基本上在1∶1附近。這一類有一定化學組分配比的固溶體稱為中間相固溶體。這類固溶體中由於異類原子間的互作用能大於同類原子間的互作用能，因此各個原子的最近鄰總是異類原子，亦即固溶體中的原子排列是完全規則有序的。隨著溫度的提高，原子的熱運動會發生鄰近原子位置間的互換，使原子排列出現一定程度的混亂，局部區域出現同類原子間的接鄰。
為了定量表示固溶體原子排列的有序程度，常引進參量有序度η。它定義為：mA是A原子數占固溶體總原子數的比例數，P表示能在完全規則有序排列時的A原子位置處找到A原子的機率。
當原子排列完全規則有序時，P=1，有序度η＝1。隨著溫度的提高，部分近鄰原子位置間發生互換。這時在A原子位找到A原子的機率P＜1，有序度η也將小於1。溫度提高到某一定值時，原子排列可變得完全無序，這時在A原子位置處找到A原子的機率等於它占總原子數的比例數mA，固此η＝0。把η＝0時的原子排列狀態稱為固溶體的無序相，而把η為有限值時的狀態為有序相。隨著溫度的變化，中間相固溶體在某一溫度處發生有序相和無序相間的相變，相變溫度又稱為居里溫度或居里點。固溶體由無序相向有序相轉變的現象，又稱為固溶體的有序化。
除上述提到的原子相互作用強弱是引起固溶體有序–無序相變的主要原因外，兩種組分原子大小的差別也是引起有序化的重要原因。由於原子大小不同，異類原子為最近鄰的排列方式可減小固溶體內的應力，有利於體系總能量的降低，兩種原子大小的差異越大，越有利於有序化。有序–無序相變是一種集體協作行為。它是一個由大量原子的相互作用來決定的過程，各個原子的行為都與其他原子相關聯。
物理學中常把這類由大量原子的集體協作行為所引起的巨觀現象稱為合作現象。有序–無序相變正是一種合作現象。有序化對固溶體的機械、電學、磁學等特性都有重要影響。有序化使固溶體的機械硬度增加，而使它的電阻率下降。對於磁性固溶體，有序化可使它由順磁性轉變成鐵磁性。
