二元合金的相结构与相图.ppt

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1、第二章二元合金相图及结晶主要内容：合金、相图等相关概念，以及合金的类型；三种基本相图、及其平衡结晶过程分析，形成合金的显微组织及杠杆定律；合金的结晶过程思考第二章二元合金的相结构与相图1.纯金属的强度不高，耐热、耐蚀性能较差，如何改善？2.合金的结晶过程是否与纯金属的结晶过程相同？3.相同成分不同含量的合金的结晶过程是否相同？怎样表示？第二章二元合金的相结构与相图第二章二元合金的相结构与相图基本概念二元合金相图合金：由金属元素与其他元素（这些元素可以是金属元素，也可以是非金属元素）组成的有金属特征的金属材料。思考金属与非金属组成的是不是一定就是合金？Fe+CFe(C)合金（钢）

2、Fe3C(化合物）2.1基本概念组元：组成合金独立的最基本单元。组元可以是元素或是稳定化合物。Fe(C)合金Fe、C组元Fe、Fe3C组元类比鸡蛋水，蛋白质，脂肪，胆固醇2.1基本概念相：具有相同结构，相同成分和性能（也可以是连续变化的）并以界面相互分开的均匀组成部分，如液相、固相是两个不同的相。类比鸡蛋蛋白、蛋黄工业纯铁单相铁素体共析碳钢铁素体相、渗碳体相普通陶瓷晶相、玻璃相、气相2.1基本概念组织：用肉眼或显微镜观察到的材料内部形貌图像的统称（宏观组织、微观组织）。组织是影响材料性能的重要因素。相是组织的基本组成部分相同的相，但当组成相的数量、大小、形态和分布不同时，其组织

3、也不同！不同的相构成不同的组织！2.1基本概念固溶体固溶体：溶质原子溶入金属熔剂中形成的合金相称为固溶体。“固体溶液”按固态溶解度分：有限固溶体：间隙固溶体只能是有限固溶体无限固溶体：无限固溶体只能是置换固溶体形成无限固溶体的必备条件：置换固溶体组元点阵相同原子尺寸相差不大负电性相同2.1基本概念2.固溶体的性能正常晶格大原子置换引起的晶格畸变小原子置换引起的晶格畸变间隙原子引起的晶格畸变2.1基本概念金属间化合物：两组元形成合金时，当超过固溶体的溶解极限时，形成的一种晶体结构不同于任一组元的新相，称为金属间化合物，也称中间相。晶体结构不同于任一组元金属性能不同于任一组元金属一

4、般具有较高的熔点、硬度，较大的脆性1.特点正常价化合物电子化合物间隙相和间隙化合物2.分类2.1基本概念返回2.2二元合金相图相图是表明合金系中各种合金相的平衡条件和相与相之间关系的一种简明示图，也称为平衡图或状态图。是合金体系中材料的状态与温度、成分间关系的简明图解。平衡是指在一定条件下合金系中参与相变过程的各相的成分和质量分数不再变化所达到一种状态。此时合金系的状态稳定，不随时间而改变。合金在极其缓慢冷却的条件下的结晶过程，一般可以认为是平衡的结晶过程。2.2.1相图的建立2.2.2相图的使用2.2.3典型相图分析2.2.4性能与相图的关系2.2二元合金相图成分温度表象点2

5、.2.1相图的建立2.2.1相图的建立时间温度温度成分热分析法建立Cu-Ni相图固相线液相线CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001400150010831455LL+纯铜熔点纯镍熔点液相线固相线液相区固相区液固两相区2.2.1相图的建立返回由相图某成分合金在某温度时的相由相图确定给定合金的相变温度由相图某成分合金在某温度时的两个平衡相的成分和相对质量－杠杆定律2.2.2相图的使用2.2.2相图的使用2.2.2相图的使用设合金的质量为Q合金,其中Ni质量分数为b%,在T1温度时, L相中的Ni质量分数为a%, α相中的Ni质量分数为c%

6、。2.2.2相图的使用合金中含Ni的总质量=L相中含Ni的质量+α相中含Ni的质量因为所以化简后得质量分数2.2.2相图的使用返回1．匀晶相图2．共晶相图3．包晶相图4.共析相图2.2.3典型相图分析CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001400150010831455LL+匀晶相图abcdT,CtLLL匀晶转变L冷却曲线CuNiNi%T,C2040608010010001100120013001400150010831455LL+匀晶合金与纯金属不同，它没有一个恒定的熔点，而是在液、固相线划定的温区内进行结晶。匀晶合

7、金的结晶过程匀晶相图3.固溶体的不平衡结晶1)工业生产中合金溶液浇注后的冷却速度较快，在每一温度下不能保持足够的扩散时间，使凝固过程偏离平衡条件，称为非平衡凝固(结晶)。2)非平衡凝固(结晶)得到的组织称为不平衡组织。匀晶相图固溶体结晶时成分是变化的　（固相线和液相线），如冷却较快，原子扩散不能充分进行，则会形成成分不均匀的固溶体。固溶体一般都以枝晶状方式结晶，使得一个晶粒中先结晶的树枝晶晶枝含高熔点组元较多，后结晶的树枝晶晶枝含低熔点组元较多，结果造成在一个晶粒内化学成分的分布不均，这种现