材料科学基础-三元相图

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1、第八章三元相图一、三元相图的成分表示法二、杠杆定律及重心法则三、匀晶三元相图四、简单三元共晶相图五、固态有限溶解的三元共晶相图六、有包共晶反应的三元相图七、三元包晶相图八、形成稳定化合物的三元相图九、三元相图分析法总结十、三元相图实例必要性：工业材料为多元合金本章主要内容：1.三元相图的表达方式，使用方法2．几种基本的三元相图立体模型3．各种等温截面，变温截面及各相区在浓度三角形上的投影图4．典型合金的凝固过程及组织，各种相变过程及相平衡关系。一、三元相图的成分表示法1．浓度等边三角形：三个顶

2、点为纯组元，三条边为二元合金，三角形内任一点为三元合金一．三元相图的成分表示法：等腰三角形一．三元相图的成分表示法：直角坐标系3．浓度三角形中特殊线：3.1平行浓度三角形任一边的直线3.2从浓度三角形的一个顶点到对边的任意直线二、杠杆定律及重心法则单相平衡勿须计算，四相平衡无从计算1．两相平衡：杠杆定律共线法则：三元合金中两相平衡时合金成分点与两平衡相成分点在浓度三角形的同一直线上杠杆定律表达式α%=EO/DE×100%，β=OD/DE×100%注意：当一个合金O在液相的凝固过程中，析出α相

3、成分不变时，液相成分一定沿α相成分点与O点连线延长线变化。2．三相平衡重心法则（重量三角形重心）x，y，z分别为α，β，γ成分点，则α%=oa/ax×100%，β=ob/by×100%，γ%=oc/cz×100%三、匀晶三元相图1．立体模型液相区，固相区，液、固两相区匀晶三元相图---合金凝固过程及组织a.平衡凝固b.蝶形法则：如图匀晶合金凝固中相成分变化，凝固中固、液相成分沿固相面、液相面呈曲线变化，每一个温度下的固、液相成分连线在浓度三角形中投影呈蝴蝶状3．匀晶三元系的等温截面匀晶三元系两

4、相区中的共轭线，等温截面中两相区平衡两相的成分连线共轭线的确定：实验确定，测定两平衡相中任一相的一个组元含量等温截面作用匀晶三元系等温截面作用：该温度下三元系中各合金的相态2．杠杆定律计算平衡相的相对量3．反映液相面、固相面走向和坡度，确定熔点、凝固点匀晶三元系变温截面：某合金不同温度下状态分析合金的相变过程四、简单三元共晶相图1．立体模型：简单三元共晶相图模型3个初晶液相面，3条单变量线或二元共晶线，一个三元共晶点,三相区开始面，结束面，各相区在浓度三角形上的投影图简单三元共晶中共晶点3.二元

5、共晶成分的确定F4-14二元共晶成分的确定共晶成分在变化，切线法确定简单三元共晶结晶过程如图x合金L→A，L→A+B，L→A+B+C2．合金的凝固过程和组织简单三元共晶4．简单三元共晶的等温截面二相区：共轭线，三相区：三角形，三个顶点代表成分点5．简单三元共晶的变温截面：平行于浓度三角形一边的变温截面cd，合金x的结晶过程：L→B，L→A+B，L→A+B+C，练习：分析p-f之间合金的结晶过程简单三元共晶的变温截面：通过顶点的变温截面，注意：不能用杠杆定律，F4-17中A1g1非四相平衡五、固态

6、有限溶解的三元共晶相图1．固态有限溶解三元共晶立体模型三个液相面，三个固溶体相面，一个三元共晶固相面三个二元共晶完毕固相面，三组二元共晶开始面固态有限溶解的三元共晶相图固态有限溶解三元共晶三组六个固溶度面：三条同析线及构成的一个同析台固态有限溶解三元共晶各相区在浓度三角形上的投影图固态有限溶解的三元共晶凝固过程2．固态有限溶解三元共晶合金的凝固过程和组织合金IVL→α，L→α+γ，α→γ，合金VI：L→α，L→α+γ，L→β+α+γα→β同析反应→γ→固态有限溶解三元共晶合金的凝固过程和组织23

7、43．固态有限溶解三元共晶合金的等温截面4．固态有限溶解三元共晶合金的变温截面xy变温截面x1：L→α+β，L→α+β+γx2：L→α，L→α+β+γx3：L→α，L→α+γ，L→α+β+γx4：L→α，L→α+γ，α→βγx5：L→α，L→α+γ，α→γOP变温截面六、有包共晶反应的三元相图1．立体模型包共晶反应L+A→M+C4个液相面5条单变量线三相平衡反应开始面与结束面（二元共晶结束与四相面重合）二元包晶反应开始面，结束面2个水平面，2个四相平衡点2．合金的凝固过程和组织各点合金的组织如表

8、4-3（表中nmp区需修正）如合金I：L→A剩余液相交np于n1：L+A→M至n2点，A消失，L→M液相沿e1E：L→M+B液相成分在E点：L→M+B+C3．等温截面4。变温截面x合金结晶：L→A，L+A→M，L→M，L→M+C，L→M+B+Cy合金结晶：L→A，L+A→M，L+A→M+C，L→M+C，L→M+B+C5．固相有固溶度时的包共晶包共晶：Lα+P→Md1+γc1包晶反应LE→Md2+βb+γc2d1d2，c2c1为M+γ二元共晶结束面投影x合金凝固过程：L→α，液相与np接触，L+α