机械工程材料 教学课件 作者 徐先锋 何柏林 主编第5章 二元合金.ppt

《机械工程材料 教学课件 作者 徐先锋 何柏林 主编第5章 二元合金.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、工程材料及机械制造基础讨论你所知道的合金有哪些？什么叫杠杆定律？第5章二元合金概述5.1合金相结构5.2二元合金相图5.35.4合金性能与相图的关系合金由两种或两种以上的金属元素或金属和非金属元素组成的具有金属性质的物质。二元合金由两种元素组成的合金。5.1概述相凡是化学成分相同、晶体结构相同，与其它部分有明显分界的均匀组成部分。合金中有两类基本的相结构，固溶体和金属间化合物。5.2合金的相结构组织一般系指用肉眼或在显微镜下所观察到的材料内部所具有的某种形态特征或形貌图像，实质上它是一种或多种相

2、按一定方式相互结合所构成的整体的总称。5.2合金的相结构相和组织的区别“相”实质上是晶体结构相同状态。因此，相与组织的区别就是结构与组织的区别，结构描述的是原子尺度，而组织则指的是显微尺度。“相”构成了“组织”，合金的组织可由单相固溶体或化合物组成，也可由一个固溶体和一个化合物或两个固溶体和两个化合物等组成。正是由于这些相的形态、尺寸、相对数量和分布的不同，才形成各式各样的组织。即组织可由单相组成，也可由多相组成。组织是材料性能的决定性因素。在相同条件下，不同的组织对应着不同的性能。5.2合金的

3、相结构1、固溶体组元通过溶解形成一种成分和性能均匀的，且结构与组元之一相同的固相称为固溶体A（B）。5.2合金的相结构①固溶体的分类分类方法种类a.溶质原子的位置置换固溶体：晶格类型相同,原子半径相差不大,电化学性质相近间隙固溶体：原子半径较小b.溶解度有限固溶体无限固溶体c.分布有序度有序固溶体无序固溶体5.2合金的相结构置换固溶体：溶质原子置换溶剂晶格结点上的溶剂原子而形成的固溶体称为置换固溶体。间隙固溶体：当溶质原子在溶剂晶格中不占据晶格结点位置，而是嵌入各结点间的间隙中，称为间隙固溶体。

4、有限固溶体：在一定条件下，溶质组元在固溶体中的浓度有一定的限度，超过了这个限度就不在溶解了，这个限度称为溶解度，这种固溶体称为有限固溶体。无限固溶体：溶质能以任意比例溶入溶剂，溶解度可达100%，这种固溶体称为无限固溶体。无限固溶体只可能是置换固溶体。5.2合金的相结构②置换固溶体溶质原子置换溶剂晶格结点上的溶剂原子而形成的固溶体称为置换固溶体。5.2合金的相结构置换固溶体的浓度、溶解度和影响因素浓度：溶质原子溶入固溶体中的量溶解度：在一定条件下，溶质元素在固溶体中的极限浓度。影响溶质原子溶于固

5、溶体的溶解度的因素：晶格类型原子直径的相对大小负电性差电子浓度5.2合金的相结构一般而言，若两者晶格类型相同、电子结构相似、原子半径差别小，周期表中位置近，则溶解度大——相似相溶。5.2合金的相结构间隙固溶体（必为有限固溶体）溶质原子分布于溶剂晶格间隙之间而形成的固溶体，称为间隙固溶体。5.2合金的相结构固溶强化由于溶质原子溶入溶剂晶格产生晶格畸变而造成材料强度和硬度升高的现象。溶质原子溶入→晶格畸变→位错远动阻力上升→金属塑性变形困难→强度、硬度升高。5.2合金的相结构2、金属间化合物金属间化

6、合物是合金的组元相互作用而形成的具有金属特性，而晶格类型和特性又完全不同于任一组元的化合物。特点：除有离子键和共价键作用外，还有一定程度的金属键作用，从而使化合物具有明显的金属特性晶格复杂，熔点、硬度高，脆性大。5.2合金的相结构化合物{正常价化合物（Mg2Si，Mg2Sn），金属与ⅳ、ⅴ、ⅵ族电子价化合物（CuAl，Cu3Zn），金属或过渡族与ⅳⅱⅰⅲⅴⅵ间隙化合物，过度族与原子半径小的C、N、H、B{间隙相（半径比小于0.59，VC，VN）复杂结构间隙化合物，Fe3C，Cr7C35.2合金的

7、相结构1、正常价化合物周期表中相距较远、电化学性质相差较大的两种元素形成正常价化合物,如Mg2Si、Mg2Pb等。正常价化合物具有很高的硬度和脆性。在合金中如果能弥散分布于固溶体中，则将使合金强化，起强化相的作用，如Al-Mg-Si合金中的Mg2Si就是一个强化相。5.2合金的相结构2、电子化合物这类化合物是由第I族元素、过渡族元素与第II至第V族元素结合而成。它们与正常价化合物不同，它不遵循原子价规律，而是按照一定的电子浓度形成的化合物。电子浓度不同，所形成的化合物晶格类型也不同。电子化合物虽

8、然可以化学式表示，但实际上是一个成分可以在一定范围类变动的相，可以溶解一定量的组元，形成以电子化合物为基的固溶体。电子化合物为金属键结合，具有明显的金属性。它的熔点和硬度都很高，但塑性差。电子化合物和固溶体适当配合，可以使合金强化。5.2合金的相结构3、间隙化合物间隙化合物的形成主要受组元原子尺寸的控制，一般是由原子直径较大的过渡族金属元素（Fe、Cr、Mo、W、V等）和原子直径较小的非金属元素（C、N、B、H等）所组成。根据晶体结构特点，间隙化合物又可分为间隙相（又称简单结构的间隙化合物）和复