资源描述：
《二元合金相图和合金的凝固ppt课件.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、第三章二元合金相图和合金的凝固8/3/20211金属学与热处理相图(Phasediagrams)是一个材料系统在不同的化学成分、温度、压力条件下所处状态的图形表示，因此，相图也称为状态图。由于相图都是在平衡条件（极缓慢冷却）下测得的，所以，相图也称为平衡相（状态）图。我们可以从相图中得到许多重要的信息：某一成分的合金（材料），在一定的温度所处的状态、相的组成；合金在冷却过程中发生了哪些反应或转变，以及发生反应或转变的开始与终了温度；一定成分的合金室温下具有什么样的平衡组织，进一步可以根据组织与性能的关系，预测材料的性能
2、；相图与材料的加工工艺性能（如流动性）也存在一定的对应关系。因此，相图在新材料的研究和开发、材料的生产加工过程中都起着十分重要的作用。8/3/20212金属学与热处理3.1二元合金相图的建立8/3/20213金属学与热处理一、二元相图的表示方法对于成分单一的纯物质，如纯水、纯金属、纯氧化物等，由于没有成分的变化，一般采用压力(Pressure)-温度(Temperature)相图(PTphasediagrams)。对于常用的合金相图，因为压力的影响很小，况且一般都是处在1个大气压的条件下，所以不再把压力当作变量考虑，而
3、采用温度-成分相图。图纯铁的(PT)平衡相图图铜-银合金相图8/3/20214金属学与热处理二、二元合金相图的测定方法建立相图的方法有实验测定和理论计算两种，但目前用的相图大部分都是根据实验方法建立起来的。通过实验测定相图时，首先要配制一系列成分不同的合金，然后再测定这些合金的相变临界点(温度)，如液相向固相转变的临界点(结晶温度)，固态相变临界点，最后把这些点标在温度—成分坐标图上，把各相同意义的点连结成线，这些线就在坐标固划分出一些区域，这些区域即称为相区，将各相区所存在的相的名称标出。8/3/20215金属学与热
4、处理8/3/20216金属学与热处理三、相律及杠杆定理f—自由度数c—系统的组元数p—平衡条件下系统的相数当系统的压力为常数时1.相律及其应用8/3/20217金属学与热处理自由度是指在保持合金系中相的数目不变的条件下，合金系中可以独立改变的影响合金状态的内部和外部因素的数目。影响合金状态的因素有合金的成分、温度和压力，当压力不变时，则合金的状态由成分和温度两个因素确定。纯金属的自由度最多只有一个；二元系合金的自由度最多为2个；三元系合金的自由度最多为3个。相律可以确定系统中可能存在的最多平衡相数p=c-f+1单元系p
5、=1-0+1=2二元系p=2-0+1=38/3/20218金属学与热处理相律还可以解释纯金属与二元合金结晶时的一些差别纯金属结晶时，c=1，p=2，有f=0，说明纯金属只能在恒温下进行；二元合金结晶，c=2，p=2，有f=1，说明还有一个可变因素，可以在一定温度范围下结晶；二元合金结晶，如果出现三相共存，c=2，p=3，有f=0，说明三相平衡只能在各个因素恒定的条件下进行。相律可以确定系统中可能存在的最多平衡相数p=c-f+1单元系p=1-0+1=2二元系p=2-0+1=38/3/20219金属学与热处理2.杠杆定理图
6、杠杆定律的证明和力学比喻8/3/202110金属学与热处理二元合金在平衡状态下两相共存，如结晶时，可以利用杠杆定律(Leverrule)计算出某一温度下两相的相对量。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%。8/3/202111金属学与热处理3.2匀晶相图及固溶体的结晶8/3/202112金属学与热处理两组元在液态无限固溶、固态也无限固溶的二元合金相图，称为匀晶相图。二元匀晶(Isomorphous)相图是二元合金相图中图形最简单的相图。具有匀
7、晶相图的二元合金系统有Cu-Ni,Fe-Cr,Ag-Au,Nb-Ti,Cr-Mo,W-Mo等。8/3/202113金属学与热处理一、相图分析aa1c为液相线ac1c为固相线L和α相两个单相区L+α一个双相区8/3/202114金属学与热处理二、固溶体的平衡结晶过程8/3/202115金属学与热处理在1点温度以上,合金为液相L。缓慢冷却至1～2温度之间时,合金发生匀晶反应:L→α,从液相中逐渐结晶出α固溶体。在1~2点之间任意温度都可以用杠杆定理确定液相L和固相α的相对含量和成分。T1温度液相成分为a1，α相成分为c1,
8、α相相对含量为ba1/c1a1。T2温度液相成分为a2，α相成分为c2,α相相对含量为ba2/c2a2。ba2/c2a2>ba1/c1a1,即α相含量逐渐增加。在凝固期间，液相L成分沿着液相线变化，固相α成分沿着固相线变化，两个相相对含量由杠杆定理计算。2点温度以下,合金全部结晶为成分为b的α固溶体。8/3/202116金属学与热
