物理百科

同素异构转变

2022-01-01

allotropic transformation

简介

当外界平衡条件(温度或压力)改变时,元素、固溶体或化合物(中间相)成分保持不变而晶体结构发生变化称为同素异构转变,亦称同素异形转变(allotropic change). 对金属来说,这些变化表现为原子配位和密排度的改变(例如,铁的面心立方 体心立方:钛的体心立方 密排六方);密排原子层排列顺序的改变(例如,Co的面心立方的ABCA… 密排六方的ABAB…), 或表现为原子配位保持不变,原子间距明显改变(例如,Ce在室温下压力升高到7000×105Pa时使点阵常数a=5.16Å的面心立方转变为a=4.84Å的面心立方结构).

同素异构转变在ns、np、(n-1)d和(n-2)f电子态能量差很小的金属中最常见.即ⅡA族、过渡族、原子序数小的稀土族元素和原子序数小的锕系元素. 除铁以外(冷却时Fe是从体心立方到面心立方再到体心立方),大多数具有同素异构转变的金属,在高温下倾向于形成体心立方结构,而在低温下转变为面心立方或密排六方等结构. 任何情况下,高温相的熵都比较大. 加大压力引起同素异构转变时,高压同素异构体的密度总是比低压同素异构体的大.

在比较缓慢冷却(或加热)的情况下,转变在接近平衡温度进行,原子以扩散方式来实现结构的转变;而在快冷使转变在较低温度下进行时,常以块状转变或马氏体转变的方式进行. 在发生同素异构转变时,除体积变化及热效应外,还可发生其它性质的变化,如磁性改变. 同素异构转变的热滞一般大于结晶——熔化的热滞,且加热和冷却速度愈大,热滞就愈大.

拓展资料

同素异形转变  同素异构