有序-無序相變

某些替代式固溶體,當溫度甚低時,不同種類的原子在點陣位置上呈規則的周期性排列,稱有序相,而在某一溫度以上,這種規律性就完全不存在了,稱無序相。

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某些替代式固溶體,當溫度甚低時,不同種類的原子在點陣位置上呈規則的周期性排列,稱有序相,而在某一溫度以上,這種規律性就完全不存在了,稱無序相。固溶體在這一溫度(稱為相變溫度或居里點)發生的這種排列的規律性的產生或喪失,同時伴有結構的對稱性的變化,被稱為有序—無序相變。例如,對於具有相同原子數的CuZn合金,在460℃以上為體心立方的無序結構,即兩種原子占據任一陣點的幾率相同;當溫度降到460℃時,則開始有較多的Zn原子占據了體心的位置,稱部分有序;而當溫度甚低時,則所有的Zn原子全部占據了體心位置,成為簡單立方的有序結構了。這種有序結構又稱為無序結構的超結構。某些三元合金也有類似的情形。
原子在點陣位置上的分布情況常用序參量表示,它表示出在任意距離的兩個位置上原子分布的相關性。當此二位置處在有限距離時的序參量稱為短程式。當此二位置間的距離無限大時,則稱為長程式。如對CuZn合金,長程式與占據了晶胞中心的Zn原子的百分數成正比,最近鄰短程式與最近鄰的Zn-Cu原子對的百分數成正比。序參量是溫度的函式,在一般情況下,在完全有序時,它趨於1;在完全無序時,它為零。附圖表示及隨溫度變化的兩種情況。由圖可知,在相變點,長程式可以跳躍地或連續地變為零,它們分別對應於一級相變及二級相變(見固體中的相變)。而在相變點以上,卻仍然存在有一定的短程式。這種在相變點以上存在的具有一定的短程式的小區域,是某些固溶體在相變點以下發生的有序化過程的核心,且當這樣的兩個有序區域長大而相接觸時,則有可能形成反相疇(見面缺陷)。
有序-無序相變X 射線、中子和電子衍射和漫散射是研究有序-無序相變的最通常而最有效的方法。此外,相變可導致物理性質如比熱容、電阻率、彈性常數、磁性和范性等的變化,這些性質的測量以及顯微觀察等都可用於研究這個相變過程。
有序—無序相變是合作現象中較簡單的一種,對這種相變進行了各種方法和各種近似程度的計算。這些研究又被其他類型的如填隙式固溶體的有序—無序相變、有序—無序型的鐵電相變以及鐵磁相變等理論所借鑑。現在,有序—無序相變的內容已推廣包括了位置的、分子取向的和電子或核自旋的有序—無序相變等三種情形。並且,由於臨界現象的研究吸引了人們的很大興趣,有序—無序相變這一長期被研究著的課題仍然受到注意。
有序-無序相變有序-無序相變

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