材料科学基础I5_4二元共晶合金相图.pptVIP

§5-4 二元共晶合金相图; 共晶成分(E)的液相同时转变成为二种固相。由相律计算可以知道，二元合金三相平衡共存时系统的自由度数为0。也就是说，共晶反应是在恒定的温度下进行的，是恒温转变(Isothermal transform)；三相平衡共存时，每一相的成分都是固定的。 ; 以Pb-Sn合金共晶相图为例，对共晶相图的基本结构: 点、线、区分别进行介绍， ;2、线;L;三、典型合金的冷却过程分析 ; 这是一个恒温转变，在183?C液相全部转变成由固相α和β组成的共晶组织。当温度低于183?C时，随着温度的降低，Sn在α中的溶解度降低(沿溶解度曲线CF变化)，α相中析出βII相；同理，Pb在β中的溶解度也降低 (沿溶解度曲线DG变化) , β相中析出αII相。由于αII相、βII相的数量少，共晶组织中难以直接区分出来。 ;共晶组织中α、β两相的相对量可以应用杠杆定理计算出来： ; 不同种类的共晶合金一般具有不同的组织形态。下面是几种典型的共晶组织： ;2、亚共晶合金的冷却过程 ;例题 含Sn量为40%的Pb-Sn合金中，共晶组织的相对量是多少？ ;3、过共晶合金的冷却过程 ;四、共晶结晶机理 ; 实际合金中，二相核心形成后往往呈辐射状自中心向外生长，长成球团状共晶组织。;五、非平衡凝固的共晶组织 ;;2、离异共晶;§5-5 二元包晶合金相图;单相区：L、α、β 二相区：L+α、L+β、α+β 三相区：L+α+β （水平线PDC——包晶线）; 含Ag为42.4% 的Pt-Ag合金由液态缓慢冷却。当温度到达液相线进入L+α二相区时，液相中结晶出α固溶体。随着温度降低， α固溶体的量不断增加，液相的量则逐渐减少，并且，液相的成分沿着液相线下滑，直到C点； α固溶体的成分沿着固相线下滑，直到P点。在包晶温度(TD)， α与液相L进行包晶转变，生成固溶体β相。包晶转变结束时，合金为100%的β固溶体。温度继续下降，由于Pt在β相中的溶解度随温度降低而快速下降，因此过饱和的β相中析出αII。最后，室温下合金的平衡组织为： β + αII。; 含Ag在10.5~42.4%之间的Pt-Ag合金，冷却过程中的组织转变与42.4%Ag合金类似，区别在于，后者在包晶反应结束时，先结晶出来的α相和剩余的液相L正好消耗完，全部形成β相；而前者在包晶反应结束时，还有α相剩余。因此，10.5~42.4%Ag的Pt-Ag合金的室温平衡组织为： α +βII+ β + αII。;3、42.4~66.8%Ag合金;;;三、包晶系合金非平衡凝固分析; 实际生产时，由于冷却速度快，包晶转变不能充分进行。因此，平衡凝固时本应反应用完的α相，在不平衡凝固时却会残留一些在β相中心部位。包晶点左侧的合金，不平衡凝固组织中会有更多的α相，而包晶点右侧的合金也会有α相残留。下面相图是Al-Zn合金相图，相图中最上面的水平线是包晶线，包晶点右侧的合金（如73%Zn）的室温组织中仍有残留的α相。;§5-6 其他二元相图;二、有熔晶转变相图; K-Zn, Na-Zn等二元系中含有合晶转变。含有合晶转变的相图很少。;五、有包析转变相图;六、形成化合物相图; 稳定化合物具有一定的熔点，并且在熔点以下不分解。如Ti-Ni合金相图中的TiNi化合物（熔点1310 ℃ ）和TiNi3化合物（熔点1380℃），都有固定的熔点，熔点以下也不会分解。所以它们都是稳定化合物。然而化合物Ti2Ni则没有固定的熔点，它是包晶转变的产物，是不稳定化合物。;2、形成不稳定化合物的相图; 对于一个复杂的二元相图，首先看是否有稳定的化合物，如果有则以稳定化合物为界把相图划分成几个简单相图再进行下一步分析。 第二步，找出恒温转变的水平线，根据水平线周围相邻的相区情况确定恒温转变的类型。这是分析相图的关键。表5.5-1总结了二元系相图中一些主要的恒温转变。 利用相图分析典型合金的结晶过程，从而判断出在室温下合金的组织组成或相组成。应用杠杆定律计算平衡相（组织）的相对量。注意杠杆定律只能在平衡条件下的二相区使用。;;相区接触法则