二元相图的基本类型.ppt

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1、2.2二元相图的基本类型Basictypesoftwo-componentphasediagram2.2二元相图的基本类型Basictypesoftwo-componentphasediagram2.2.1相图的建立(Setting-upofphasediagrams)2.2.2匀晶相图——学习二元相图的基础(Isomorphousdiagram-thefangdationofstudyingtwo-componentphasediagram)2.2.3共晶相图——学习二元相图的关键(Theeutecticphasediagram-thekeyt

2、ostudytwo-componentphasediagram)2.2.4包晶相图特征(Characteristicsofperitecticphasediagram)2.2.5具有稳定化合物相图(Phasediagramswithstablecompound)2.2.6具有共析反应的相图(Phasediagramswitheutectoidreaction)2.2.7二元合金相图与性能之间的关系(Relationshipbetweenpropertiesandphasediagramsofbinaryalloys)2.2.1相图的建立Setting

3、-upofphasediagrams相图是表示材料(合金)体系中材料(合金)的状态与温度、成分间关系的简明图解，它清楚地表明了材料中各种相的存在范围以及相与相之间的关系。相图中的相是指平衡相，它不反映时间因素的影响。材料在一定成分和一定温度下的相状态，以及当成分和温度改变时相状态的变化,可用温度—成分坐标系的图示明确而系统地表示出来。建立相图的方法有实验测定和理论计算两种，但目前所使用的相图大部分都是根据大量实验结果绘制出来的。2.2.1相图的建立Setting-upofphasediagrams如图2.7所示，首先配制一系列不同成分的合金，测出其从

4、液态到室温的冷却曲线，求得各相变点，然后把这些特性点标在温度-成分的坐标图纸上，把相同意义的特性点联结成线。这些特性线将相图划分出一些区域，这些区域称为相区;最后，在各相区内填入相应的“相”的名称。在二元相图中，有的相图简单(如Cu-Ni相图)，有的相图很复杂(如Fe-C相图)。但不管多么复杂，任何二元相图都可以看成是由几类基本类型的相图迭加、复合而组成的。图2-7用热分析法建立Cu-Ni相图2.2.2匀晶相图—学习二元相图的基础(Binaryisomorphousdiagrams)1.匀晶相图与匀晶转变两组元在液态和固态下均可以以任意比例相互溶解，

5、即在固态下形成无限固溶体的合金相图称为匀晶相图。例如Cu-Ni、Fe-Cr等合金相图均属于此类相图。在这类合金中，结晶时都是从液相结晶出单相固溶体，这种结晶过程称为匀晶转变。应该指出，几乎所有的二元合金相图都包含有匀晶转变部分，因此掌握这一类相图是学习二元合金相图的基础。2.相图分析①特性点：纯铜的熔点A为1083℃，纯镍的熔点B为1455℃。②特性线：液相线，固相线。③相区与基本相：3.固溶体合金的平衡结晶过程分析现以K成分合金为例进行分析。当Ｉ合金从高温液态缓慢冷却至t1温度时，开始从液相中结晶出固溶体α，此时的α成分为α1(其含镍量高于Ｉ合金

6、的镍含量)，即。随温度下降，结晶出来的α固溶体量逐渐增多，剩余的液相L量逐渐减少。当温度冷至t2时，固溶体的成分为α2，液相的成分为l2(镍含量低于合金的镍含量)，即。为保持相平衡，在t1温度结晶出来的α1相，必须改变为与α2相一致的成分，液相成分也必须由l1向l2变化。……一直冷到t4温度时，其相平衡关系。最后的相平衡，必然使从液相中结晶出来的全部α相都具有α4的成分，并使最后一滴液相的成分达到l4的成分。图2.8C-N合金匀晶相图3.固溶体合金的平衡结晶过程分析由以上分析可知，I合金的平衡结晶过程，其特点是:液态金属在无限缓慢冷却条件下，冷却到一

7、定温度范围内进行结晶，而且在结晶过程中固溶体的成分沿着固相线变化(即α1→α2→α3→α4)，而液相的成分沿液相线变化(即l1→l2→l3→l4)，如图2－8（a）所示。这就是固溶体合金的平衡结晶规律。用冷却曲线描述K合金的平衡结晶过程，则如图2－8（b）所示。图2.8C-N合金匀晶相图4.杠杆定律及其应用在合金相图中的两相区(如液相和固相)内，若给定某一温度，就能确定在该温度下两平衡相(如液、固两相)的成分，以及在该温度下两平衡相(如液、固两相)的相对质量，这就是杠杆定律的内容。分析成分为K的Cu-Ni合金，见图2-9(a)，在tx温度时，液相成分

8、为x1，固相成分为x2(通过tx温度作一水平线，此水平线与液、固相线的交点即为L相的成分与α相的成分)。现求