三元合金相图.ppt

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1、第五章三元合金相图5.1三元合金相图的表示方法5.2平衡相的定量法则5.3三元匀晶相图5.4固态互不溶解的三元共晶相图5.5三元相图总结1、熟悉成分三角形、直线法则和重心法则。2、认识等温截面、变温截面和投影图。3、了解三元匀晶相图和固态互不溶解的三元共晶相图。本章要求引言工业使用的金属材料许多是二元以上的合金，含有三个组元的系统成为三元合金系。第三个组元的加入，不仅会改变原来两个组元之间的溶解度，而且第三组元可溶入原来的相中改变其性质，还可能产生新的相，出现新的转变，引起材料的组织、性能和相应加工工艺的变化。三元合金系的材料在工程中用得也相当普遍，

2、例如合金钢、铝镁铜合金等，所以有必要了解三元系相图。三元相图的类型多而复杂，目前比较完整的三元相图只测出了十几种，更多的是关于三元相图中的各种截面图和投影图。恒压下，二元系只有两个独立变量：温度和一个成分变量，二元相图为二维平面图形。恒压下，三元系共有三个独立变量：温度和两个成分变量，三元相图是三维空间的立体图形，给表达和学习带来困难。纯金属成分固定不变，只有温度可以改变，所以纯金属自由度数最多只有1个。对于二元合金，其中一个组元含量确定，合金成分随即确定（B%=100%-A%），所以合金成分变量只有一个，加上温度变量，二元合金自由度数最多有2个。对

3、于三元合金，其中两个组元含量确定，合金成分随即确定（C%=100%-A%-B%），所以合金成分变量有两个，加上温度变量，三元合金自由度数最多有3个。恒压条件下，相律数学表达式为：F=C-P+1。5.1三元合金相图的表示方法一、浓度三角形三元合金组元A、B、C，其成分应满足约束条件：%100=++CBAxxx三元合金有两个成分变量，表示成分的坐标轴有两个，这两个成分坐标轴构成一个平面，通常用成分三角形表示。常用的成分三角形有直角三角形、等腰三角形或等边三角形，统称为浓度三角形。最常用的成分三角形是等边的成分三角形。等边三角型+顺时针坐标BCA←A%B%

4、↗C%↘成分三角形的三个顶点代表三个组元A、B、C，三角形的三个边AB、BC、CA（长度定为0～100%）分别表示三个二元系(A—B系、B—C系、C—A系)的成分。三角形内任意一点都代表三元合金系的某一成分。按顺时针方向，在浓度三角形内给定点O，分别作A、B、C顶点所对应的边BC、CA、AB的平行线(Oa、Ob、Oc)，与三条边分别相交于a、b、c点，则A、B、C组元的浓度为：WA=Ca=OcWB=Ab=OaWC=Bc=Ob注：Oa+Ob+Oc=1O三元合金O点成分的求法：为了使用方便，往往在成分三角形内用平行线画出网格，在三角形的边上标注上数值，数

5、值标注经常采用顺时针方向。图中X点成分读数为：55%A－20%B－25%C。ABC908070605040302010102030405060708090102030405060708090←A%B%↗C%↘I举例：确定合金I的成分。I点：A%=20%B%=50%C%=30%举例：在成分三角形中标出成分为50%A+20%B+30%C的合金。ABC908070605040302010102030405060708090102030405060708090←A%B%↗C%↘二、成分三角形中具有特定意义的线(1)平行于成分三角形某一条边的直线。(2)通过成

6、分三角形某一顶点的直线。BCA←A%B%↗C%↘（1）平行于成分三角形某一条边的直线PQ凡成分点位于该直线的各三元合金，它们所含与该线对应顶角代表的组元（B）的质量分数（浓度）均相等。对角组元浓度值相等——等浓度规则（或等量规则）。ABC908070605040302010102030405060708090102030405060708090←A%B%↗C%↘II点：20%A-50%B-30%C。III点：20%A-20%B-60%C。IIIII举例：确定合金II和III的成分。BCA←A%B%↗C%↘Da1′a2′c2c1（2）通过成分三角形某一

7、顶点的直线a1a2FE通过成分三角形某一顶点的直线，位于该线上的所有三元合金，含另外两个顶点所代表的两组元的质量分数（浓度）的比值是恒定的。两组元质量分数（浓度）的比值为恒定值——等比例规则（等比规则）。acABC908070605040302010102030405060708090102030405060708090←A%B%↗C%↘举例：绘出C/B＝1/3的合金。三、三元相图的特点三元合金系含有三个组元，恒压下，三元相图是以温度变量为纵轴，两个成分变量为横轴的三维空间图形，由一系列空间曲面及平面将三元相图分隔成许多相区。三元相图的基本特点：(1

8、)完整的三元合金相图是三维立体模型，主要由曲面构成；(2)三元系中可以发生四相平衡转变，四相平衡区是恒温水平