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《材料科学基课件 之 合金的结构 二元系相图 三元系相图.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、材料科学基础FundamentalsofMaterialsScience第三章合金相结构二元和三元相图3.1合金相结构★3.2液态合金固化★★3.3二元相图的建立3.4二元匀晶相图★3.5二元共晶相图★3.6二元包晶相图★3.7其它类型二元相图3.8相图与性能3.9二元相图热力学初步★3.10三元相图主要内容为何工业上很少使用纯金属，而多使用合金？纯金属性能有限。合金：两种或两种以上的金属，或金属与非金属，经熔炼或烧结，或用其他方法组合而成的具有金属特性的物质。组元：组成合金最基本的、独立的物质。(如二元、三元、多元合金)可以是纯元素，也可以是化合物。合金相结构3.1合金相结构相(ph
2、ase)：合金中具有同一聚集状态、成分和性能均一，并以界面分开的组成部分。合金相由固溶体和中间相两大类相组成。3.1.2固溶体SolidSolution固溶体：溶质原子完全溶入固态溶剂中，并能保持溶剂元素的晶格类型所形成的合金相。1.分类：ABA为纯金属：第一类固溶体A为化合物：第二类固溶体置换固溶体(SubstitutionalSS)间隙固溶体(InterstitialSS)有限固溶体(FinitudeSS)无限固溶体(InfinitudeSS)有序固溶体(OrderedSS)无序固溶体(RandomSS)2.置换固溶体(SubstitutionalSS)溶质原子取代了溶剂原子在结构
3、中的位置所形成的固溶体。影响固溶度的因素(1)尺寸因素(SizeFactor)溶质和溶剂的相对尺寸差别Δr＝(r质-r剂)/r剂必须小于15%，才可能有比较大的固溶度。点阵畸变：rb＞ra膨胀rb＜ra收缩(2)电负性因素(ElectronegativityFactor)电负性：原子吸引电子形成负离子的倾向。影响固溶度的因素(3)电子浓度因素(ElectronconcentrationFactor)电子浓度：合金相中各组元价电子总数与原子总数之比。溶剂原子与溶质原子的电负性差越大，固溶度越小。影响固溶度的因素尺寸因素有利情况下，溶质元素的原子价越高，固溶度越小。Zn,Ga,Ge,As在
4、一价铜中最大溶解度分别为38%,20%,12%,7%;溶剂元素为1价面心立方时，C电子极限＝1.36溶剂元素为1价体心立方时，C电子极限＝1.48溶剂元素为1价密排六方时，C电子极限＝1.75(4)晶体结构因素(StructureFactor)溶质原子与溶剂原子的晶体结构不同时，一般是有限固溶体。晶体结构相同并同时满足电负性和尺寸相近的条件下可能形成无限固溶体。Ni-Cu,Fe-Cr,Au-Ag影响固溶度的因素3.间隙固溶体(InterstitialSS)尺寸很小的溶质原子，在固溶体中处在晶胞的间隙位置，形成间隙固溶体。溶质原子HBCNO原子半径(Å)0.460.970.770.710
5、.60Δr>0.41间隙固溶体都是有限固溶体。间隙固溶体的固溶度还与晶格类型有关。面心立方：八面体间隙>四面体间隙体心立方：更容易进入到八面体间隙☆碳和氮与铁形成的间隙固溶体是钢中的重要合金相。面心立方的γ-Fe,C,N在八面体间隙。体心立方的α-Fe,C,N在八面体间，尽管四面体间隙大。(1)晶格畸变溶质溶剂原子大小不同－－局部晶格畸变－－弹性应力场－－晶格常数变化。补充：固溶体的微观不均匀性固溶体中的溶质原子分布可分为无序分布、偏聚分布和短程有序分布。(2)偏聚与有序溶质原子和溶剂原子分别占居固定位置，而且晶胞中溶质和溶剂原子之比都是一定的，又称有序固溶体。(3)有序固溶体固溶强化
6、：间隙原子造成的点阵不对称畸变，产生一个强应力场，该应力场与位错产生强烈的交互作用。固溶体的性能马氏体转变：马氏体具有较高的强度。3.1.3金属间化合物/中间相定义：不和相图端际相连接的相。成分处在A于B中和B于A中的最大溶解度之间。可以是化合物，也可以是以化合物为基的固溶体。结构不同于组成化合物的组元。主要为金属键，兼有离子键、共价键。具有金属的性质，又称为金属间化合物。中间相的分类正常价化合物(ValenceCompoud)：电负性控制，符合原子价规律电子化合物(ElectronCompound)：电子浓度控制，电子浓度与晶体结构有关尺寸因素化合物(Size-FactorCompo
7、und)：间隙相，间隙化合物，△r>41%结构简单，△r<41%，复杂结构。拓扑密堆相：全部或主要是四面体间隙的复杂结构。1.正常价化合物结合一般是离子键，具有稳定的电子层结构。NaCl型结构，fcc:HfC,HfN,VC,TiC,ZrC,PbS,PbSe。正常价化合物CaF2型，fcc:Be2B,Be2C,Mg2Si,Mg2Si。闪锌矿ZnS结构，立方:AlSb,CdS,β-SiC。正常价化合物纤维锌矿(ZnS),密排六方:AlN,γ-MnS
