二元相图及其类型ppt课件.ppt

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1、第三章二元相图及其类型(Chapter3Binaryphasediagrams)相图(phasediagram)：是一种能够描述给定材料系中材料（合金）成分、温度（压力）与其组织状态之间关系的图形。Theunderstandingofphasediagramforalloysystemsisextremelyimportantbecausethereisastrongcorrelationbetweenmicrostructureandmechanicalproperties,andthedevelopmentofmicros

2、tructureofanalloyisrelatedtothecharacteristicsofitsphasediagram.Phasediagramsprovidevaluableinformationaboutmelting,casting,crystallization,andotherphenomena.利用相图可以：1可以了解各种成分材料（合金）的熔点和发生固态转变的温度；2用于研究材料（合金）的凝固过程和凝固后的组织；3是制定材料（合金）熔铸、压力加工、热处理工艺的重要依据；4相图是在平衡条件下测得的，也叫平衡状

3、态图（equilibriumorconstitutionaldiagram）。平衡凝固过程(equilibriumsolidification)：指在极缓慢凝固过程中，每个阶段都能达到平衡的结晶过程§3.1相图的基本知识Gibbs相律(Gibbsphaserule)：在恒压条件下(atisobariccondition,constantpressure)：f=C–P+1f=C–P+2f：自由度数目(thenumberofdegreesoffreedom)；C：给定材料的组元数(thenumberofcomponents)；P：

4、共存的平衡相数(thenumberofequilibriumphases)；2：压力、温度自由度1相律（phaserule）：描述系统的组元数、相数和自由度之间关系的法则。纯金属(puremetal)：C=1，P=2时，f=0；两相共存时自由度为零（恒温下转变）C=1，P=1时，f=1；单相时自由度为1（在一定的温度区间内转变）二元系(binarysystem)：C=2，f=0时，P=3；只有三相共存时自由度为零（恒温下转变）C=2，P=2时，f=1；两相共存时自由度为1（在一定的温度区间内转变）Gibbs相律(Gibbsph

5、aserule)的应用：2材料成分表示法重量百分数(wt%)–质量百分数原子百分数(atom%)–摩尔百分数设组元1、2的重量百分数w1、w2，相对原子质量A1、A2，原子百分数x1、x2，并且w1+w2=100%；x1+x2=100%则：体积百分数(vol%)3二元相图的建立关键：测定给定材料系中若干成分不同的合金的平衡凝固温度和相变温度方法：热分析法，金相法、硬度法、磁性法等例：热分析法(thermalanalysis)测定二元Cu-Ni合金1)配置不同成分的Cu-Ni合金；Cu,75Cu25Ni,50Cu50Ni,25C

6、u75Ni,NiTtimeCuNiw(Ni)%2550752)将合金熔化，测定其冷却曲线；3)确定冷却曲线上的转折点，它们反应了合金状态的变化（凝固）；4)将这些数据绘入温度-成分坐标中；5)连接意义相同的点；分析相图：点、线、区Cu75Cu25Ni50Cu50Ni25Cu75NiNiLL+αα4使用二元相图的基本方法●明确点、线、区的意义；●由相图确定给定材料成分的相变温度；●应用杠杆定律确定二相平衡区中两个平衡相的成分和相对量杠杆定律(leverrule)在某一温度下，设合金重量W0，液相重量WL，固相重量Wα，合金中Ni

7、含量x，液相中Ni含量x1，固相中Ni含量x2；CuNiw(Ni)%xLL+ααx1x2wowLwα则：W0=WL+WαW0•x=WL•x1+Wα•x2=WL•x1+(W0–WL)•x2Wα•（x2–x）=WL•（x–x1）T§3.2匀晶相图（isomorphousphasediagram）1相图分析(Cu-Ni相图为例)●点（两个熔点）●线(两条：液相线liquidus和固相线solidus)●区（三个：液相区、固相区、液固两相区）CuNixLL+ααTw(Ni)%液相中直接结晶出固溶体的反应–匀晶反应(isomorphou

8、sreaction)只发生匀晶反应的相图–匀晶相图(isomorphousdiagram)匀晶系中，二组元在固态、液态无限互溶常见匀晶系：Cu-Ni、Cr-Mo、Au-Ag等●匀晶凝固过程：2匀晶系中的平衡凝固过程（equilibriumsolidification)●固溶体