相变

简介

在一定条件（温度、压力或特定的外场等）下，物质将以一种与外界条件相适应的聚集状态或结构形式存在，这种形式就是相。相变是指在外界条件发生变化的过程中，物相于某一特定的条件下（或临界值时）发生突变。突变可以体现为：（1）从一种结构变化为另一种结构，例如气相、液相和固相间的相互转变，或在固相中不同晶体结构或聚集状态之间的转变；（2）化学成分的不连续变化，例如固溶体的脱溶分解或溶液的脱溶沉淀；（3）某些物理性质突变，如顺磁体－铁磁体转变，顺电体－铁电体转变，正常导体－超导体转变等，反映了某一种长程有序相的出现或消失；又如金属－非金属转变，液态－玻璃态转变等，则对应于构成物相的某一种粒子（电子或原子）在两种明显不同的状态（如扩展态与局域态）之间的转变。上述三种变化可以单独地出现，也可以两种或三种变化兼而有之。如脱溶沉淀往往是结构与成分的变化同时发生，铁电相变则总是和结构相变耦合在一起的，而铁磁相的沉淀析出则兼备三种变化。

相变在无机材料领域中十分重要。例如陶瓷、耐火材料的烧成和重结晶，或引入矿化剂控制其晶型转化；玻璃中防止失透或控制结晶来制造各种微晶玻璃；单晶、多晶和晶须中采用的液相或气相外延生长；瓷釉、搪瓷和各种复合材料的熔融和析晶；以及新型铁电材料中由自发极化产生的压电、热释电、电光效应等都可归之为相变过程。相变过程中涉及的基本理论对获得特定性能的材料和制订合理工艺过程极为重要，目前已成为研究无机材料的重要课题。

相变的类型

根据物质相变前后形态的物理化学性质，可分为：

相变的热力学分类

一级相变（发生于特定的温度和压力下，并伴随有显著结构变化的相变。在相变温度和压力时，系统自由焓的一阶偏导数不连续。例如：液体晶体相变。）例如晶体的熔融、升华；液体的结晶、蒸发；气体的凝聚、冷凝以及晶体中大多数晶型转变都属一级相变，这是最普遍的相变类型。

二级相变（发生于一定温度范围内，不伴有显著结构变化的相变。在转变温度范围内，系统自由焓的一阶导数连续，二阶导数不连续。例如：熔体玻璃体相变。）熔体－玻璃体的转变、合金的有序－无序转变、铁磁性－顺磁性转变、超导态转变等均属于二级相变。