大学材料科学基础第五章三元相图ppt课件.ppt

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1、第五节三元相图和类型生产中使用的合金除了二元之外，还有三元、甚至多元，即使是二元合金，由于杂质元素的存在，在偏析区它们也不能看成是二元的。三元合金的性质不同于二元，也不能简单的从二元相图来推断，必须使用三元相图进行研究。本章重点是建立三元相图的空间概念，三元相图的识别和使用。三元相图比二元相图复杂，但基础还是二元相图。三元相图的特点是三维立体图形三元合金有三个独立变量，一个温度、两个成分，所以是立体图形。2存在四相平衡转变在相图上转变面是一水平面，因为：f=C–P+1,f=0,C=3,P=43三相平衡区在相图上不是一条水平线。4相区接触法则依然

2、适用。三元系合金中有两个独立的成分参数，必须用两根坐标轴来描述，所以在三元相图中成分是用一个平面图形来表示。通常用等边三角形来表示，称为浓度三角形。有时也可用等腰或直角三角形，但用等边三角形更方便些，以下主要讨论等边三角形。一、三元相图的表示方法1等边三角形法(成分三角形，浓度三角形)ABCB%A%C%图5-77浓度三角形纯组元：三个顶点A、B、C二元合金成分：AB、BC、CA一般沿顺时针（或逆时针）一个方向标注成分。三角形内任意一点表示三元合金的成分ABCB%A%C%三角形内任意一点（如O点）浓度求法：a)求A的含量：过O点作A点对边BC的平

3、行线交AC于a（40％），即A组元的含量为40％。b)同样可求出B组元的含量为30％，C组元的含量为30％。abcO40％30％30％C%+A%+B%=100%Oa+Ob+Oc=1浓度三角形中具有特定意义的线1.平行于浓度三角形某一条边的直线2.通过三角形顶点的任意直线凡成分位于该线上的合金，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dc线上所有合金c组元含量为Bc。ABCB%A%C%Pdc凡成分位于该线上的合金，它们所含的、由另两个顶点所代表的两组元的量之比是恒定的。如PC线。ACB%A%C%BPO1O2a1a2b1b2对

4、PC线上的合金，如O1、O2，可证明合金所含AB组元的比值为：由此可推知，成分位于浓度三角形的中垂线上的所有合金，另外两个顶点代表的组元含量相等。c1c2三、三元匀晶相图三个组元在液态及固态均无限溶解的相图称为三元匀晶相图。1相图分析ABCB％C％dLdS温度C°A1B1C1t1t2底面正三角形ABC为浓度三角形三条过顶点的纵轴为温度轴曲面A1B1C1dL为液相面，曲面A1B1C1dS为固相面液相面以上是液相区（L），液相面与固相面之间是液相（L）＋固相（S）两相区，固相面以下是单相（）固溶体区三元相图的平面化立体的三元相图在使用时很不方便，

5、必须进行平面化，通常有三种方法。1水平截面图（等温截面图）；2垂直截面图（变温截面图）；3投影图。2等温截面图（水平截面图）等温截面图用来表示在一定温度下，所有合金处于平衡状态的相，各平衡相的浓度，并可确定各相的相对重量。t1abcdABCB％C％温度C°A1B1C1BACB%C％abcdt1温度等温截面ABCA%C％abcdt=t1LL+L＋两相区中两平衡相成分存在共轭关系，当一相成分确定后，另一相的成分由连接线确定，根据直线定律可证明这一点。连接ab-cd的一系列直线称为连接线，或称共轭连线。可用连接线来求两组成相的相对含量。nmO等

6、温截面上ab是等温截面与液相面的交线，cd是此面与固相面的交线，这两条曲线称为共轭曲线。它们把该图分成三个相区：L、L＋、（1）两平衡相成分的确定直线法则（直线定律、共线法则）是指三元合金在两相平衡时，合金的成分点和两个平衡相的成分点，必须在同一条直线上（投影直线）。在等温截面图中，它们就是两相区中两平衡相的连接线。ACA%B%C%BabOefge'f'g'连接线法则1)在等温截面上，通过给出的合金成分点，只能有唯一的一条共轭连线。温度不变时，给定成分的合金处于两相平衡时其成分不能随意变动。当合金成分沿共轭连线变化时，两平衡相的成分是不

7、变化的2)共轭连线不可能位于从三角形顶点引出的直线上(图中所示的Af线)。选分结晶原理液、固两相平衡共存时，液相中低熔点组元与高熔点组元含量的比值，应大于与之共存的固相中低、高熔点组元含量的比值：图中过O点的共轭连线应偏离Af线，而转向低熔点组元C(假设A、B、C三个组元，其熔点高、低的排序为()。(2)平衡相相对量的确定杠杆定律：当合金成分给定，同时又确定出其唯一的共轭连线时，两平衡相的质量百分数可用杠杆定律来计算。如图中合金o中相与相的质量分数分别为：杠杆定律证明设合金质量为Wo，在T温度下处于相与相平衡共存。相的质量为W，相

8、的质量为W，则：合金o及相、相中A组元的含量可分别用o1C、a1C和b1C表示。由于相及相中A组元的质量之和应等于合金中A组元的质量，即：W