第二章 二元合金的相图及结晶ppt课件.ppt

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1、第二章二元合金相图及结晶合金、相图等相关概念；合金的类型；三种基本相图、及其平衡结晶过程分析，形成合金的显微组织及杠杆定律；合金的结晶过程；2.1合金中的相合金(Alloy)：由金属元素与其他元素(这些元素可以是金属元素，也可以是非金属元素)组成的有金属特征的金属材料。（如：黄铜(Cu-Zn合金)；钢和铸铁(Fe-C合金)）金属与非金属组成的是不是一定就是合金？Fe+CFe(C)合金（钢）Fe3C(化合物）Al2O3：由离子键结合而成。组元(Constituent)：组成合金独立的最基本单元。组元

2、可以是金属元素、非金属元素或是稳定化合物。Fe(C)合金Fe、C组元Fe、Fe3C组元类比鸡蛋水，蛋白质，脂肪，胆固醇2.1合金中的相相(Phase)：具有相同成分、相同结构和性能并有界面与其它部分隔开的独立均匀的组成部分，如液相、固相是两个不同的相。合金中的基本相有固溶体和中间相两种。类比鸡蛋蛋白、蛋黄工业纯铁单相铁素体共析碳钢铁素体相、渗碳体相普通陶瓷晶相、玻璃相、气相2.1合金中的相固态合金：单相、多相合金，构成了合金中的不同的组织2.1合金中的相组织(Microstructure)：用肉眼

3、或显微镜观察到的材料内部形貌图像的统称（宏观组织、微观组织）。组织是影响材料性能的重要因素。相同的相，但当组成相的数量、大小、形态和分布不同时，其组织也不同！Al-Si二元合金组元：Al、Si；相：Al(Si)、Si组织：Al(Si)、Si45号钢；Fe-C二元合金组元：Fe、C；相：Fe(C)、Fe3C组织：铁素体（F）、珠光体（P）2.1合金中的相网状渗碳体球化退火状态固溶体：以一种金属元素为基础，其它合金元素（金属或非金属）的原子溶入基础元素的晶格中所形成的相。基础元素称为溶剂，溶入元素称为

4、溶质。2.1合金中的相均一的、保持溶剂金属的晶体结构晶格常数发生一定变化晶体结构特点：固溶体分类：2.1合金中的相按溶质原子所占据的位置置换固溶体：溶质原子取代晶格中溶剂原子的位置。溶质原子一般为半径相差不大的原子间隙固溶体：尺寸较小的溶质原子进入晶格空隙。溶质原子半径小的非金属原子（H、O、N、C、B）2.1合金中的相按固态溶解度分：有限固溶体：间隙固溶体只能是有限固溶体无限固溶体：无限固溶体只能是置换固溶体形成无限固溶体的必备条件：置换固溶体组元点阵相同原子尺寸相差不大负电性相同按溶质原子在晶

5、格中的分布状态分：有序固溶体、无序固溶体固溶体中溶质原子使溶剂晶格发生畸变，因此其强度、硬度比溶剂元素高，塑性韧性变化不大——固溶强化2.1合金中的相正常晶格大原子置换引起的晶格畸变(正畸变)小原子置换引起的晶格畸变(负)间隙原子引起的晶格畸变(正)中间相又称金属间化合物：两组元形成合金时，当超过固溶体的溶解极限时，形成的一种晶体结构不同于任一组元的新相。特点：组成化合物的合金元素按一定比例结合；晶格型式不同于各组成元素的晶格；结合方式：金属键和其它键（离子键、共价键、分子键）相混合；化学分子式不

6、符合化合价规律（因为结合含金属键形式）；具有金属的性质，但性能和组成元素原有性能差别较大。2.1合金中的相正常价化合物：由负电性差别较大的组元组成，由金属元素与ⅣⅤⅥA族一些元素组成，组元的原子数比较符合化合价规律。如Mg2Si、MgS等。硬度高、脆性大。电子化合物：不符合化合价规律，主要受电子浓度控制。满足一定电子浓度值c时可以稳定存在的化合物。c=e/a,e为价电子总数，a为原子总数。c为21/14，21/13，21/12时形成电子化合物，分别标为、、相。间隙化合物：过渡族金属元素与小原

7、子尺寸的非金属元素（C、N、B）形成的化合物。如Fe3C。2.1合金中的相相图：又称合金状态图，反映恒压（一般为1atm）条件下，温度T、组元成分x与平衡相结构三者之间的关系。相图的作用：1、给出确定T、x条件下的平衡相结构；2、给出特定成分x合金在T变化下的平衡相变。2.2二元合金相图的建立成分温度表象点表象点2.2二元合金相图的建立时间温度温度成分热分析法建立Cu-Ni相图固相线液相线2.2二元合金相图的建立CuNiNi%T,C20406080100100011001200130014001

8、50010831455LL+纯铜熔点纯镍熔点液相线固相线液相区固相区液固两相区返回相图的使用：由相图某成分合金在某温度时的相；由相图确定给定合金的相变温度。2.2二元合金相图的建立相图的使用：由相图某成分合金在某温度时的两个平衡相的成分和相对质量——杠杆定律。2.2二元合金相图的建立设合金的质量为Q合金,其中Ni质量分数为b%,在T1温度时, L相中的Ni质量分数为a%, α相中的Ni质量分数为c%。2.2二元合金相图的建立合金中含Ni的总质量=L相中含Ni的质量+α相中含Ni