[工学]大学材料科学基础第五章材料的相结构和相图1.ppt

3．陶瓷材料中的固溶方式 影响陶瓷材料固溶度的因素： 1. 与金属固溶体类似：原子半径差越小，温度越高，电负性差越小，固溶度越大。两化合物的晶体结构相同，且在其它条件都有利的情况下，相同电价的离子间可能完全互换而形成无限固溶体。 2. 与金属固溶体不同： (1)　代换前后离子的总电价必须相等以保持晶格的电中性 等价代换——相互代换的离子电价相等。 异价代换——代换离子间电价不相等 偶合代换：钠长石—钙长石系统 Ca2++Al3+?Na++Si4+ 附加阴离子：钆萤石 Y3+ + F- ? Ca2+ 置换与间隙式固溶混合：绿柱石　Li+ + Cs+ ? Be2+ ４. 陶瓷材料与金属及金属固溶体的差别 围绕维持晶体的电中性，陶瓷化合物中离子代换的限制： 1) 多数离子型晶体因排列紧密，形成弗兰克尔（原子）空位的可能性较小；形成肖脱基（空位+间隙原子）空位时必须是电价总和为零的正、负离子同时移出晶体，在晶体中形成正、负离子的空位对。 拉弗斯相 拉弗斯相——借大小原子排列的配合而实现的密排结构，通式为AB2 (A代表大原子，B代表小原子)。当组元间原子尺寸之差处于间隙化合物与电子化合物之间时，会形成拉弗斯相。原子半径的理论比值为1.225。 三种结构： MgCu2 MgZn2 MgNi2 MgCu2型 复杂立方结构 Mg：由2个面心立方结构构成，1个相对于另一个移动了对角线的1/4。 Cu：处于四面体顶点上 MgZn2型：密排六方结构 MgNi2型：密排六方结构 4 二元相图的一些几何规律 三 二元相图的基本类型 (d) 共晶系合金的非平衡凝固 3 包晶相图 (Peritectic Phase Diagrams) (2) Pt-Ag相图的平衡凝固 （b）42.4%Ag66.8%的Pt-Ag合金（合金II） (c) 10.5%Ag42.4%的Pt-Ag合金 (合金III) (3) 具有包晶转变的合金的不平衡凝固 2）偏晶转变 3）包析转变 4）共析转变 (2) 组元间形成中间相（化合物）的相图 四、相图与合金性能的关系 第五节 复杂二元相图分析 应用相图时要注意的问题 冷却时，除匀晶转变外，只发生包晶转变的相图。 包晶转变：L + α → β 包晶转变在恒温下完成，得到的是β固溶体单相多晶组织。 组成包晶相图的两组元，在液态可无限互溶，而固态只能部分互溶。具有包晶转变的二元合金有Fe－C，Cu－Zn，Ag－Sn，Ag－Pt等。 (1) Pt-Ag 包晶相图分析 课堂讨论： 1 单、双、三相区； 2 液、固相线，溶解度曲线，包晶线和特征； 3 包晶点； 4 包晶反应式。 （a）含42.4%Ag的Pt-Ag合金（合金I） 室温下平衡组织为：β+αII 包晶转变：Le+?c??d 平衡组织为：β+αII 平衡组织为：α+β+βII+αII 包晶转变的机构示意图 两种原子必须通过包晶转变相来传递以维持反应的进行。 包晶转变速度很慢。 实际生产中，包晶转变不能充分进行。 I、III合金留有α相；II合金平不衡组织中α相比平衡组织中多。 不平衡凝固条件下，可使本应全部是α相的合金中出现少量的β相。 包晶偏析： 由于包晶转变不能充分进行而产生的化学成分不均匀的现象。 4 其它类型的恒温转变 1) 熔晶转变 一个固相在恒温下转变为一个液相和另一个固相的转变称为熔晶转变。 Fe-B相图的熔晶转变： δ→L+γ 偏晶转变是由一个液相L1分解为一个固相和另一成分的液相L2的恒温转变。 Cu-Pb相图： L36→L87+Cu 包析转变：两个一定成分的固相，在恒温下转变为一个新的固相的转变。 Fe-B相图中910℃的包析转变： γ+Fe2B→α 一定成分的固相在恒温下生成另外两个一定成分的固相的转变叫共析转变。 Fe-Ti相图中，大约590℃发生的共析转变： βTi→ζ+αTi 思考题：此相图中有中间相吗？ 根据中间相的稳定性可分为稳定中间相和不稳定中间相。 稳定中间相是指有一定的熔点，在熔点以下温度不分解，熔点以上熔化成与固态相同成