第三四节合金相图的建立.pptVIP

§3-3 二元合金相图的建立; 1、二元相图的表示方法;; 2、二元合金相图的测定方法： 建立相图的方法: 实验法和理论计算法，常用实验法。 具体做法: 配制一系列不同成分的合金. 测定合金的相变临界点.(测冷却曲线,找出曲线的转折点) 标定临界点.(将这些点标在成分-温度坐标图上) 绘制合金相图.(把意义相同的点联成线，这些线将坐标图分成几个区域,即相区.把各相区存在的相标出，相图的建立即完成) ;以Cu-Ni合金为例：(用热分析法测定相图) ①配制一系列不同成分的Cu-Ni合金； ②测定各合金的冷却曲线； ③找出各合金的临界点； 上临界点：温度较高的临界点 （转变开始的温度） 下临界点：温度较低的临界点 （转变结束的温度） ④在以成分为横坐标,以温度 为纵坐标的坐标系中,将 意义相同的临界点连接起来,便得到Cu-Ni相图；;; 冷却曲线的讨论:; 相图分析： ①液相线：上临界点的 连线abc，叫液相线； ②固相线：下临界点的 连线a’b’c’，叫固相线； ③相区：固相区(?)、液相区(L)、固液两相共存区(L+?);3、相律 相律： 表示在平衡条件下，系统的自由度数、组元数和相数之间的关系，是系统的平衡条件的数学表达式。 相律的表示式：; 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及外部因素的数目. 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，只有温度和成分两个因素决定 对于纯金属，(成分固定不变,只有温度独立改变),自由度f 最多为1； 对于二元合金，(已知一个组元含量,合金成分可以确定,合金成分独立变量只有一个,加上温度因素,ｆ最多为2 以此类推, 三元合金自由度数ｆ最多为3；四元系为4…;利用相律可解决的问题： ①确定系统中存在的最多平衡相数： eg.对于单元系,组元c=1,当f=0时,p=c-f+1=1-0+1=2，即单元系中同时共存的平衡相数不超过两个。 对于二元系,组元c=2,当f=0时,p= c-f+1=2-0+1=3, 即二元系中同时共存的平衡相数最多为3个。 ②解释纯金属与二元合金结晶时的一些差别 eg.对纯金属结晶，当存在两相时，p=2,c=1，则f=c-p+1=0.所以,纯金属???晶只能在恒温下进行； 二元合金结晶,两相平衡时,c=2,p=2,则f=2-2+1=1,还有一个可变因素即温度,故二元合金的结晶在一定温度范围内进行; 4 杠杆定律 杠杆定律适用于二元系合金中，在两相区中确定相的相对含量。T不变,c=2,f=0,成分不变。; 计算液相和固相的相对含量 设合金I总质量为1,液相质量为WL,固相质量为Wα;§3-4 匀晶相图及固溶体的结晶; 一、相图分析(以Cu-Ni相图为例); 二、固溶体合金的平衡结晶过程 平衡结晶:合金在极缓慢冷却条件下进行结晶的过程 以30％Ni的Cu-Ni合金为例： 温度缓冷至t1时, 开始由液相中结晶出α固溶体 当温度缓冷至t2时,一定数量的α固溶体结晶出来，此时固相成分为α2,液相成分为L2, 为达到相平衡，原有的α1成分改变为α2，液相成分由L1向L2改变。 结果:随温度降低,固相α不断增多,液相L不断减少。; 依次类推,当温度冷却到t3时，结晶结束，得到与原合金成分相同的α固溶体。;固溶体合金与纯金属结晶过程的相同点： 也是一个形核和长大的过程。形核时，须满足结构起伏、能量起伏、成分起伏 原因: 满足晶核大小超过一定临界值的要求（结构起伏） 满足形成新相对形核功的要求 （能量起伏） 结晶出的固相与液相成分不同的要求（成分起伏） ; 固溶体合金的形核地点 ： 结构起伏、能量起伏、成分起伏都能满足的地方 因为，结晶时,过冷度越大， 临界晶核半径r越小（满足结构起伏） 形核所需能量起伏越小（满足结构起伏） 越易满足成分起伏的要求（满足结构起伏） 所以，过冷度越大,形核率越大,易获得细小晶粒组织; 固溶体合金与纯金属结晶过程的不同点： 1、固溶体合金的结晶属于异分结晶 异分结晶：结晶出的晶体与母相化学成分不同 同分结晶：结晶出的晶体与母相化学成分完全相同 （纯金属结晶的结晶） 2、固溶体合金的结晶需要一定温度范围 ;固溶体的结晶属于异分结晶，结晶时溶质原子要在固、液相间重新分配，用平衡分配系数表示。 平衡分配系数k0：在一定温度下，固液两平衡相中的溶质浓度之比值，即： 其中，C α 为固相的平衡浓度，CL为液相的平衡浓度 假定固相和液相线为直线，则k0为常数，如图