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材料物理（材料科学基础） 物理科学与技术学院 李强 2007.1st Term §7.3 二元相图分析 §7.3.1 匀晶相图及其凝固过程 匀晶相图 §7.3.1 匀晶相图及其凝固过程 Cu-Ni匀晶相图 §7.3.1 匀晶相图及其凝固过程 有极值的匀晶相图 §7.3.1 匀晶相图及其凝固过程 匀晶系的凝固（以Cu-Ni合金为例） §7.3.1 匀晶相图及其凝固过程 匀晶系的凝固（以Cu-Ni合金为例） §7.3.1 匀晶相图及其凝固过程 匀晶系的凝固 §7.3.2 共晶相图及其凝固过程 共晶相图 §7.3.2 共晶相图及其凝固过程 共晶相图 §7.3.2 共晶相图及其凝固过程 共晶相图 §7.3.2 共晶相图及其凝固过程 共晶组织 §7.3.2 共晶相图及其凝固过程 共晶合金的平衡凝固及其组织 §7.3.2 共晶相图及其凝固过程 共晶合金的平衡凝固及其组织 §7.3.2 共晶相图及其凝固过程 共晶合金的平衡凝固及其组织 §7.3.2 共晶相图及其凝固过程 共晶合金的平衡凝固及其组织 §7.3.2 共晶相图及其凝固过程 共晶合金的非平衡凝固 §7.3.2 共晶相图及其凝固过程 共晶合金的非平衡凝固 §7.3.3 包晶相图及其凝固过程 包晶相图 §7.3.3 包晶相图及其凝固过程 包晶相图 §7.3.3 包晶相图及其凝固过程 包晶合金的平衡凝固及其组织 §7.3.3 包晶相图及其凝固过程 包晶合金的平衡凝固及其组织 §7.3.3 包晶相图及其凝固过程 包晶合金的平衡凝固及其组织 §7.3.3 包晶相图及其凝固过程 包晶合金的平衡凝固及其组织 §7.3.3 包晶相图及其凝固过程 包晶合金的非平衡凝固 §7.3.6 其它类型的二元相图 其它类型的二元相图 §7.3.5 其它类型的二元相图 二元系各类恒温转变图型 §7.3.7 根据相图推测合金的性能 §7.3.7 根据相图推测合金的性能 相图与使用性能的关系 §7.3.7 根据相图推测合金的性能 相图与工艺性能的关系 §7.3.7 根据相图推测合金的性能 相图与工艺性能的关系 合金铸造性能：由于共晶合金熔点低，并且是恒温转变，溶液流动性好，凝固后容易形成集中缩孔，合金较为致密。因此铸造合金宜选择在接近共晶成分的合金。 合金压力加工性能：合金的压力加工性能与合金的组织有关。单相固溶体由于其强度低，塑性好，变形均匀，压力加工性能较好。所以需压力加工的合金通常选择单相固溶体或接近单相固溶体(含第二相应尽量少) 成分的合金。 合金切削加工性能：合金切削加工性能与合金的组织有关。塑性好的材料进行切削加工时，切削不易断开且缠绕在刀具上，增加零件表面粗糙度，不易进行高速切削，因此单相固溶体型合金切削加工性能不够好。而具有两相组织的合金的切削加工性一般比较好。 *Xinjiang University Materials Science and Engineering, Dr. Q. Li 新疆大学 *Xinjiang University Materials Science and Engineering, Dr. Q. Li 匀晶相图及其凝固过程 共晶相图及其凝固过程 包晶相图及其凝固过程 如果两个组元在液态无限互溶，在固态也无限互溶，则它们将形成匀晶相图(Isomorphous system)。 典型的匀晶系有：Cu-Ni, Au-Ag, Au-Pt, NiO-CaO, NiO-MgO等。 如果要能在固态无限互溶，则要求两个组元：晶体结构相同，原子尺寸相近，化学性质相近。 Cu: fcc, rcu=1.57 A, Tm=1358 K; Ni: fcc, rNi=1.62 A, Tm=1726 K。 Cu和Ni在液态和固态能完全互溶，请尝试画出不同温度下它们的自由能-成分曲线，并由此画出它们的相图。 请试着画出不同温度下它们的自由能-成分曲线。 (a) 具有极大点；(b) 具有极小点 平衡凝固 T1 T3 L Cu Ni ? L L+ ? Cu-Ni相图 T t 冷却曲线 组织变化示意图 40％ T0 T4 T2 ?/L相的比例由杠杆定律定出 55％ 15％ 凝固速度非常慢，使液相和固相中的扩散可以成分进行，凝固过程可以完全由平衡相图确定，称为平衡凝固。 非平衡凝固 T3 L Cu Ni ? L L+ ? Cu-Ni相图 T0 T4 T2 T1 x1 x2’ x2 x3 x3’ x4’ x1 x1 x2 x3 x1 x2 凝固速度不是无限慢，固相中的扩散无法彻底进行，则此时的凝固将偏离平衡相图，称为非平衡凝固。 平均成分线 非平衡凝固 非平衡凝固的结果： 最终得到的结晶组织由于固相无法充分扩散，造