第三章　二元合金相图结构与结晶.pptVIP

根据冷却曲线建立相图 一、二元相图的表示方法 成分 成分 合金存在状态 温度 常压下 P=const→ 压力 温度 §3-3 二元合金相图的建立 二、二元合金相图的测定方法 实验测定：配制一系列成分合金→测定相变临界点→标注在温度—成分 理论计算：坐标图上→联结成线→确定相区 §3-3 二元合金相图的建立 　三、相律及杠杆定律 　　1、相律及其应用 　相律是表示在平衡条件下系统的自由数，组元数和相数之间的关系，是系统平衡条件的数学表达式，表示为： 　 　常压下： C：组元数 P：相数 f：自由度（在保持合金系的相的数目不变的条件下，合金中可以独立改变、影响合金状态的内部及外部因素的数目） 　纯金属： （温度） 　二元合金： （成分、温度） 　三元合金： （成分1、成分2、温度） 　四元合金： （成分1、成分2、成分3、温度） §3-3 二元合金相图的建立 相律的应用： ①利用相律可以确定系统中可能存在的最多平衡相数。 单元系（纯金属）： （固或液） 故同时共存的平衡相数最多为2（固—液两相） 二元系： ∴二元系中同时共存的平衡相数最多为三相。 （固—液） （液—固1—固2） §3-3 二元合金相图的建立 ②利用相律可以解释纯金属与二元合金结晶时的一些差别。 纯金属结晶： 　　（液—固两相） 二元合金结晶：　　　　　　　　　　　 　　结晶将在一定温度范围内进行 若 结晶将在恒下进行（共晶点） §3-3 二元合金相图的建立 3、杠杆定律及其应用 TL TS Tn b a c 杠杆定理 QS=(bc／ab) ?100% QL=(ac／ab) ?100% QS + QL = 1 aQS + bQL = c A B a b L S 温度 QL Qs 　　平衡结晶时，可由杠杆定律确定两平衡相的成分和重量比 　　杠杆定律可解决合金结晶过程中相的相对含量问题。 　　液相线表示液相的成分，随温度变化的平衡曲线。 固相线表示固相的成分，随温度变化的平衡曲线。 当 　　　　　　时 2、杠杆定律 §3-4 匀晶相图及固溶体的结晶 　　两组元不但在液态无限互溶，而且在固态也无限互溶的二元合金系所形成的相图称为匀晶相图 Cu—Ni Ag—Au Cr—Mo Cd—Mg Fe—Ni Mo—W 结晶时从液相结晶出单相固溶体，这种结晶过程称为匀晶转变 匀晶合金冷却过程中的组织转变 液相区：L 固相区： 液—固两相区：L+α 一、相图分析 平衡结晶是指合金在极缓慢冷却条件下进行结晶的过程。 ： 　　　　　　　　固相尚未形成 ： ： 固溶体的结晶过程也是一个形核和长大的过程，形核时需要结构起伏和能量起伏，同时还需要成分起伏。 液态合金中某些微小体积偏离液相的平均成分，其成分、大小和位置不断变化，称此为成分起伏。 二、固溶体合金的平衡结晶过程 固溶体合金的结晶特点： 1、异分结晶 从液相中结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶称为异分结晶或称选择结晶。 固溶体合金结晶时所结晶出的固相成分与液相不同，故为异分结晶，而纯金属结晶时，所结晶出的晶体与母相的化学成分完全一样，故为同分结晶。 溶质原子在液相和固相之间重新分配的程度可用分配系数 表示： 平衡分配系数：　在一定温度下，因液两平衡相中的溶质浓度之比值， 即 固溶体合金的结晶在液相线和固相线之间进行，固、液两相成分分别沿固相线和液相线连续变化。 　有足够的时间→平衡结晶 成分的变化→原子之间相互扩散 　没有足够的时间→不平衡结晶 固溶体晶核的形成（或原晶体的长大），造成相内的浓度梯度，从而引起相内的扩散过程，这就破坏了相界面处的平衡。因此，晶体必须长大，才能使用界面处重新达到平衡。 2、固溶体合金的结晶需要一定的温度范围 　　当固溶体的结晶过程不能满足极缓慢的冷却条件，即偏离平衡结晶条件的结晶，称为不平衡结晶。 　　固溶体合金不平衡结晶的结果，使前后从液相中结晶出的固相成分不同，加上冷却速度较快，不能使成分扩散均匀，结果就使每个晶粒内部