第三章二元合金的相结构与结晶（相图建立与匀晶相图）2（258）ppt课件.ppt

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1、第三章二元合金的相结构与结晶§3-1合金中的相§3-2合金的相结构§3-3二元合金相图的建立§3-4匀晶相图及固溶体的结晶§3-5共晶相图及其合金的结晶§3-6包晶相图及其合金的结晶§3-7其它类型的合金相图§3-8二元相图的分析及使用1§3-3二元合金相图的建立相图(phasediagram)：表示在平衡条件下合金的状态与温度、成分之间关系的图解，又称为平衡图或状态图。（工具）合金系（alloysystem）：由给定的组元以不同比例配制成一系列成分不同的合金，这一系列合金就构成一个合金系统。二（三、多）元系。一、二元相图的表示方法确定

2、合金状态的因素成分温度压力一般为常压表象点2二、二元相图的测定方法建立相图的方法：1）试验测定；2）理论计算热分析法(1)配制一系列合金(2)测冷却曲线(相变临界点)?(3)标在温度-成分坐标系中(4)绘曲线（连接各相同意义的点）(5)标定相区（写出相的名称）3二、二元相图的测定方法(步骤)45（一）相律及其应用相律：表示平衡条件下，系统的组元数、相数和自由度数之间的关系。表达式：F=C-P+2（压力：不等）F=C-P+1（压力：常数）C－组元数（component）；P－相数（phase）；F－自由度数（free）平衡系统的自由度数：

3、平衡系统的独立、可变的因素数。（在保持合金系的相数不变的条件下，合金系中可改变的、影响合金状态的内部因素和外部因素的数目）（成分、温度、压力）三、相律及杠杆定律6（一）相律（F=C-P+1）及其应用（1）确定系统中可能存在的最多平衡相数。（自由度F=0时，共存的平衡相数具有最大值）0＝1－P＋1→P=2（单元系）；0＝2－P＋1→P=3（二元系）；……（2）解释纯金属与二元合金的结晶差别。纯金属结晶，液固两相共存，P=2，F=1-2+1＝0，恒温二元合金结晶，P=2，F=2-2+1＝1，一个因素可变（温度）三、相律及杠杆定律7确定二元合

4、金两相共存时平衡相成分根据相律(P=2，F=2-2+1＝1)，自由度为1，若温度一定，则平衡相成分随之确定。确定两相的相对含量。注意：只适用于两相区；三点（一支点和两端点）要选准(二)杠杆定律⑴确定两平衡相的成分：设合金C的成分为x，过x（C）作垂线（称为成分垂线）。wLw现以Cu-Ni合金为例推导杠杆定律：L(液相)α(固相)L+α8wLwCLC在成分垂线上相对温度t作水平线，其与液固相线交点a、b所对应的成分CL、C即分别为液相和固相的成分；与成分垂线的交点为o。C合金中的Ni含量=液相中的Ni+固相中的NiC⑵确定两平衡相的相

5、对重量设合金C的总重量为1，液相CL重量为wL固相重量为wC9则由以上两式可以得出上式与力学中的杠杆定律完全相似，因此称之为杠杆定律，其含义为合金在某温度下两平衡相的重量比等于该温度下与各自相区距离较远的成分线段之比。wLwWαWLCLCC10在杠杆定律中，杠杆的支点是合金的成分，杠杆的端点是所求的两个平衡相的成分。例（如图）11二元合金相图的一般几何规律相律：F=3-P（F=C-P+1；C=2）1、P=1，F=2——位于相图中的单相区（SinglePhaseRegion）任意一点的成分和温度都可以独立变化而不影响系统的状态。可以是

6、任意形状。（恒压下，最大F=2，成分、温度均可变）2、P=2，F=1——位于相图中的两相区（TwoPhaseRegion）只有一个独立变量，温度一定成分一定，反之亦然。一对代表两平衡相的成分和温度的共轭曲线组成。3、P=3，F=0——位于相图中的三相区（ThreePhaseRegion）没有独立变量，温度与每一相的成分均不能变。形状是一条等温线。端点和中间点分别表示三个相的成分。有两种基本形式：共晶型（Eutectic-type）、包晶型（Peritectic-type）4、P>3，F<0——没有意义。12ABL+ααLt1t2相图→冷

7、却曲线？131415§3-4匀晶相图及固溶体的结晶——以Cu-Ni合金为例进行分析Cu-Ni合金相图匀晶转变：由液相直接结晶出单相固溶体的转变。二元匀晶相图：具有匀晶转变特征的相图（两组元在液态和固态下无限互溶的二元合金系所形成的相图）。如Cu-Ni，Fe-Cr,Au-Ag几乎所有相图中都有匀晶转变部分16一、相图分析两个点——Cu和Ni的熔点两条线——上面是液相线，下面是固相线。三个区——液相区L，固相区，固液共存的两相区（L+）。LL+17二、固溶体合金的平衡结晶过程纯组元的结晶过程，属于纯金属的结晶过程；固溶体合金结晶过程

8、，以Ⅰ合金为例说明：平衡结晶——极缓慢的冷却条件下进行的结晶过程L1α1t1L2α2t2t4L4α4……18当液态金属自高温冷却到t1温度时，开始结晶出成分为1的固溶体，其Ni含量高于合金平均成分。随温度