材料科学基础课件第 六章 三元相图.ppt

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1、第六章三元相图本章要讨论的主要问题是：(1)三元合金内部组织的形成有　何规律？(2)如何描述三元合金的内部组　织？(3)如何分析三元相图？(4)三元合金的组织和性能之间　有什么关系？第一节三元相图基础工业上所使用的金属材料，如各种合金钢和有色合金，大多由两种以上的组元构成，这些材料的组织、性能和相应的加工、处理工艺等通常不同于二元合金，因为在二元合金中加入第三组元后，会改变原合金组元间的溶解度，甚至会出现新的相变，产生新的组成相。因此，为了更好地了解和掌握金属材料，除了使用二元合金相图外，还需掌握三元甚至多元合金相图，由于多元合金相图的复杂性，在测定和分析等方面受到限制，因此

2、，用的较多的是三元合金相图，简称三元相图(TernaryPhaseDiagram）。三元相图与二元相图比较，组元数增加了1个,即成分变量是两个，故表示成分的坐标轴应为2个,需要用一个平面表示，再加上垂直于该平面的温度轴，这样三元相图就演变成一个在三维空间的立体图形，分隔相区的是一系列空间曲面，而不是二元相图的平面曲线。1、三元相图的成分表示方法(1)等边成分三角形常用三角形来表示三元合金的成分，这样的三角形称为浓度三角形或成分三角形(CompositionTriangle)。常用的成分三角形是等边三角形和直角三角形。如图5-101所示：oa＋ob＋oc＝AB＝BC＝CA由于oa＝

3、bc＝WAob＝AC＝WB＝oa＝aboc＝Ba＝WC＝Aa因此，可用oa代表A组元的含量，ob代表B组元的含量，oc代表C组元的含量。(2)直角成分坐标表示法当三元系成分以某一组元为主，其他两个组元含量很少时，合金成分点将靠近等边三角形某一顶点。若采用直角坐标表示成分，则可使该部分相图更为清楚的表示出来，一般用坐标原点代表高含量组元，而两个互相垂直的坐标轴代表其他两个组元的成分，如图5-102所示(3)等腰成分三角形当三元系中某一组元含量较少，而另两组元含量较大时，合金成分点将靠近等边成分三角形的某一边。为了使该部分相图清晰的表示出来，常采用等腰

4、三角形，即将两腰的刻度放大,而底边的刻度不变。如图5-103所示。对于O点成分的合金，其成分的确定方法与前述等边三角形的确定方法相同，即过O点分别引两腰的平行线与AC边相交于a和c点，则：　　Ca＝WA＝30％　　Ac＝WC＝60％　　Ab＝WB＝10％。虽然，上述成分表示方法在三元相图中都有应用，但应用最为广泛的还是等边三角形。2、等边成分三角形中特定意义的线(1)平行于三角形某一边的直线凡成分位于该线上的所有合金，它们所含的由这条边对应顶点所代表的组元的含量为一定值。如图5-103中ef直线上代表B组元的含量均为Ae。(2)通过三角形顶点的任一直线凡成分位于该直线上的所

5、有合金，它们所含的由另两个顶点所代表的两组元的含量之比为一定值。如图5-104中Bg线上的所有合金A、C两组元的质量分数之比为WA/WC=Cg/Ag。3、三元系平衡相的定量法则应用相律　　　　　f=c-p+1当三元系时　　　　f=4-p故当两相平衡共存时，有f=4-2=2即两个平衡相的成分只有一个独立改变，当一个平衡相的成分发生变化时，另一相的成分随之而改变，即两相的成分之间具有一定的关系,此关系称为直线法则。①直线法则和杠杆定律直线法则：三元合金中两相平衡时，合金的成分点和两个平衡相的成分点，必须在同一直线上。如图5-105所示，当合金O在某一温度处于α＋β两相平衡时，这两个

6、相的成分点便定为a和b，则aob三点必位于同一条直线上，且o点位于a、b两点之间,此时α、β两相的质量比为：由直线法则可得到以下规律：a、当温度一定时，若已知两平衡相的成分，则合金的成分必位于两平衡相成分的连线上；b、当温度一定时，若已知一相的成分及合金的成分，则另一平衡相的成分必位于两已知成分点的连线的延长线上；c、当温度变化时，两平衡相的成分变化时，其连线一定绕合金的成分点而转动。第二节三元匀晶相图三组元在液相和固相均完全互溶的相图为三元匀晶相图。1、相图分析a、b、c为三组元A、B、C的熔点，且Tb>Ta>Tc。液相面：abc黄色面；固相面：abc蓝色面；液相区L：a

7、bc黄色面以上空间；固相区α：abc蓝色面以下空间；液固两相共存区L＋α：abc黄色面和蓝色面之间区域。2、结晶过程分析当合金O自液态缓冷至于液互相相交时，开始从液相中结晶出α固溶体，此时液相的成分l1即为合金成分，而固相的成分为固相面某一点s。随着温度进一步下降，析出的α相越来越多，固相的成分由s1点沿固相面移至s2点，液相成分自l1点移至l2点，由直线法则可知，合金的成分点必落在l2