材料科学基础课件 0502材料相结构和相图.ppt

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1、5.2二元相图及类型相图：描写系统状态或相变与成分、温度、压力关系的图解。相律：系统组元数、相数和自由度之间关系的规律自由度：平衡相数目不变，给定系统中可独立变化、决定体系状态的因素（温度、压力、浓度等）数目吉布斯相律：f=c-p+2对于不含气相的凝聚系统，可视为恒压条件：f=C－P+11热力学平衡条件只反映相的数目，不能反映各平衡相的结构、分布和具体形貌不能预测动力学过程自由度不能为负值2一、相图的建立配制合金—熔化均匀—平衡冷却结晶—记录特征温度—连接同意义点成分和固溶度温度相相变3成分和固溶度、温度、相、相变4相图形式：相区、液相线、固相线NiCuNi%αLL+αL3L2L1Cα3

2、α2α1二、二元合金相图的基本类型匀晶反应：从液相中直接结晶出固溶体的反应。两种组元液态、固态无限互溶。(Cu-Ni,Ag-Au,Ag-Pt,Fe-Ni,Cu-Au,Cr-Mo，Fe2SiO4-Mg2SiO4)1、匀晶相图5液相成分变化∶C→L1→L2→L3固相成分变化∶α1→α2→α3→C合金平衡结晶过程（一定温度范围）：L→L+α→α选分结晶：合金结晶过程中，液、固两相成分不同，分别按照液相线和固相线变化，靠原子扩散实现6两相区液固相对含量符合杠杆定律7平衡凝固（结晶）：结晶过程，在每一个温度，两相的成分和相对量都遵守杠杆定理冷却速度要足够的缓慢，使得液、固相中的原子得以充分扩散，先

3、结晶的相成分也要随温度不断变化结晶结束时，得到与合金成分相同的、均匀的、单相、多晶固溶体凝固过程的扩散：液相内的扩散过程相的继续长大相内的扩散过程8不平衡凝固：液态合金冷却时，冷却速度大，成分扩散过程不能充分进行，反应不能按照相图温度和成分的平衡变化规律进行晶内偏析：不平衡结晶固溶体内部富含高熔点组元，而后结晶的外部富含低熔点组元，晶粒内部出现的成分不均匀现象9消除方法：均匀化退火，固相线以下100-200C长时保温Ni-70wt%Cu铸造枝晶偏析和扩散退火组织枝晶偏析：晶内偏析形成.使材料强度低、塑韧性差、耐蚀性差、高温时枝晶熔化。10有成分极点的匀晶相图11陶瓷体系的匀晶转变1

4、22、共晶相图两组元液态无限互溶，固态有限互溶或完全不互溶，恒温下液体反应生成固相混合物(Pb-Sn,Al-Si,Pb-Bi)。α+βLL+ααβL+β共晶反应(转变):一定温度（共晶温度）下，由一定成分（共晶成分）的液相中同时结晶出两种一定成分的固相的转变。Pb-Sn共晶合金组织L→(α+β)→(α+β)+αⅡ+βⅡ13液相线:adb固相线acdeb三个单相区共晶点溶解度线：cf，eg14L→L+α→α→α+βⅡ（二次脱溶析出）相：α,β组织：α,βⅡ15共晶合金:LL+(αc+βe)αc+βeαf+βII+βg+αII室温下:相组成物α,β组织组成物:（α+β）共晶体（α+β）%=1

5、00%16L→L+α→(αc+βe)+α初生→(α+β)+α+βⅡ亚共晶合金室温下：相组成物α，β室温组织：α初生+βII+（α+β）17Pb-Sn亚共晶合金Pb-Sn过共晶合金α初生+βII+（α+β）β初生+αII+（α+β）18组织标注相图19共晶组织形态20共晶组织形态21伪共晶:在不平衡条件下，由共晶点附近的非共晶成分所得到的全部共晶组织称为伪共晶。通常将形成全部共晶组织的成分和温度范围称为“伪共晶区”或“配对区”或“共生区”。不平衡共晶：不平衡条件下，固相线下移，共晶温度下仍有少量液相，之后发生的共晶转变形成。离异共晶：合金先共晶相数量很多，共晶数量很少是形成的被分离开来的共

6、晶组成。223、共析相图共析合金:γ→(α+β)→(α+β)+αⅡ+βⅡ共析反应（转变）:一定温度（共析温度）下，由一定成分（共析成分）的固相中同时析出两种一定成分的固相的转变。Fe-C合金共析组织α+βγγ+ααβγ+β234、包晶相图24b+aII+aII++II＋II255、其他相图偏晶相图L1L2+S26合晶相图L1+L2S27熔晶相图S1L+S228包析相图+a29306.形成化合物的二元相图形成稳定化合物的二元相图：稳定化合物指具有一定的熔点，在熔点以下，保持自己固有的结构而不发生分解，当温度达到熔点时，化合物发生熔解，熔解时所生成的熔体与化合物成分完

7、全一致。313233形成不稳定化合物的相图:不稳定化合物加热至一定温度时，不是发生本身的熔化，而是分解为两个相，所生成的液相与原化合物显然不同。34非金属材料的相图3536二元相图的一些几何规律（1）相邻相区之间的相数差为1，点接触除外。两个单相区之间必有一个双相区。三相水平线只能与两相区相邻，而不能与单相区有线接触。两个单相区只能交于一点。（2）两相区与单相区的分界线与水平线相交，其延长线进入两相区，而不会进入单相区。（3）所有水