二元合金的相图及结晶ppt课件.ppt

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1、2.二元合金的相图及结晶合金中的相二元合金相图的建立匀晶相图共晶相图包晶相图组元间形成稳定化合物的相图由二元相图判断合金的性能2.1合金中的相一.基本概念1.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。（金属元素+其他几种元素、具有金属特征）2.组元(element)组成合金最基本的、独立存在的物质称为组元。组元就是组成合金的元素，但也可以是稳定的化合物。按组元数目，合金可分为二元合金、三元合金等。如，Cu-Ni合金中,Cu-Ni均为组元Fe-C合金中，Fe、Fe3C均为组元。3.合金系

2、由相同的几个元素以不同比例配制的一系列成分不同的合金，构成一个合金系统，简称合金系。4.相(phase)在金属或合金中，凡成分相同、结构相同并与其它部分有界面分开的均匀组成部分，均称之为相。5.组织在金属和合金中，用肉眼或显微镜观察到的材料微观形貌图像的统称。它是由单相物质或多相物质组合成的，具有一定形态特征的聚合体。相是组织的基本组成部分。同样的几种相，当它们的相对数量、大小、形态和分布不同时，就构成不同的组织。二.合金中的相结构合金中有两类基本相固溶体：晶格结构类型与组成合金的一个金属组元的晶格相同。金属间化合物：晶格结构类型与任一组元的晶格不同。1

3、.固溶体定义溶质原子溶入金属熔剂中形成的合金相，保持溶剂金属的晶体结构。溶剂+溶质=固溶体分类1）按溶质原子在晶格中的位置置换固溶体：溶质原子占据溶剂晶格的某些结点位置间隙固溶体：溶质原子进入溶剂晶格间隙中2）按溶质原子在固溶体中的溶解度（固溶度）无限固溶体：溶质能以任意比例溶入溶剂有限固溶体：溶质不能以任意比例溶入溶剂间隙有限固溶体置换无限固溶体3）按溶质原子在晶格中的分布状态无序固溶体：溶质原子在晶格中随机分布有序固溶体：溶质原子和溶剂原子各占据晶体结构一定位置而规则排列有序化转变：无序固溶体有序固溶体固溶体的性能对于间隙固溶体,点阵常数随溶质原子的

4、溶入而增大。对于置换固溶体,如果溶质原子大,溶质原子周围点阵常数增大,反之则点阵收缩,点阵常数减小。固溶强化（solutionstrength)定义：由于溶质原子的加入，将引起溶剂的晶格发生不同程度的畸变，导致固溶体的强度、硬度提高，而塑性、韧性稍有下降的现象。产生原因：溶质溶入晶格畸变位错运动阻力增加金属塑性变形困难高强度、高硬度固溶强化是一种极为优异的强化方法，几乎所有对综合机械性能要求较高的结构材料都以固溶体作为最基本的组成相。2.金属间化合物(中间相）定义合金组元形成晶格类型与任一组元都不相同的新相。结构特点1）可用一个化学分子式表示如2）独

5、特的晶体结构（不同于组成化合物的任一晶体结构）3）熔点高、硬度大、脆性大分类正常价化合物——按化合价规律形成，如，Mg2Sn电子化合物——按电子浓度规律形成，如，Cu9Al4。间隙相或间隙化合物——过渡金属+小半径非金属元素间隙相：r非/r金0.59，如，WC、TiC、VC复杂结构的间隙化合物：r非/r金0.59,如，Fe3C、Cr23C62.2二元合金相图的建立一、概念1.相图（phasediagram)表示合金系在平衡条件下，不同压力、温度、成分时的各相关系的图解。又称平衡图或状态图。2.相图表示法在坐标系中，纵坐标表示温度，横坐标表示合金成分（

6、不加说明，指质量百分数）。A102030405060708090B900800700600500400300200100温度（℃）wB(%)CDE二元相图的坐标横坐标左右端分别表示纯组元A、B，其余的每一点均表示一种合金成分。如D点的合金成分为含B60%。坐标平面上的任意一点称表象点，表象点的坐标值分别表示某个合金的成分和温度。如E点表示合金成分wB=40%,wA=60%,温度为500℃。二、相图的测定(热分析法建立相图）1.配制不同成分的Cu-Ni合金2.合金熔化后缓慢冷却，分别测出每种合金的冷却曲线。3.确定各条冷却曲线上的转折点温度，并依次将温度

7、数值引入温度-成分坐标系。4.连接意义相同的点，得到Cu-Ni合金相图。相图中两条曲线把图面分隔为三个相区，上方为液相区，下方为α固相区，两曲线之间是液相加α固相的两相平衡区。wNi(%)(a)(b)LL+αα10831455℃1300aKb50液相线固相线由图可见，纯组元Cu和Ni的冷却曲线相似，都有一个水平台，表示其凝固在恒温下进行，凝固温度分别为1083℃和1455℃。其他几条二元合金曲线不出现水平台，而为二次转折，温度较高的转折点（临界点）表示凝固的开始温度，而温度较低的转折点对应凝固的终结温度。这说明合金的凝固与纯金属不同，是在一定温度范围内

8、进行的。三、二元合金相图的使用1.确定某一成分合金某一温度时存在的相如图两相区中