第二章 固体结构 8、三元相图-1.pptVIP

(1)直线法则与杠杆定律　在 如图所示的等温截面图中，O点成分的三元合金在该温度下处于α+β两相平衡。α和β相的平衡成分分别为M和N点的成分。则两平衡相的成分点M和N点，与合金成分点O点必定在一条直线上，且O点位于M、N两点的连线上，此即为直线法则。同时，M和N点的成分符合杠杆定律。 ? ???????????????????? 可以证明：M，N，O三点必在一条直线上。 同时，可以证明两平衡相的重量符合杠杆定律。 (2)重心法则　当三元合金在某一温度下处于三相平衡时，各平衡相的相对量由重心法则确定。　　如图所示，O点成分的三元合金处于α+β+γ三相平衡，α，β和γ相的平衡成分分别为D，E和F点的成分。 重心法则指出：三平衡相的成分点构成一个重量三角形(三角形DEF)，合金成分点O必位于三角形的重心位置。 ? 三平衡相的重量分数（相对量）分别为：　　　　　　　　　　 ????????????????????式中的W0为三角形的重量，也就是合金的相对重量。 　　重心法则可由直线法则和杠杆定律引伸得到。如图所示，合金O处于α+β+ γ?三相平衡，三平衡相的成分分别为D，E，F点。如果将合金O看成是处于假想的α+(β+ γ)“两相平衡”，两平衡相分别为α相和(β+ γ)混和物。 8、三元相图-1 二元相图只适用于二元合金或二组元的陶瓷材料，对于三组元的合金或陶瓷材料需用三元相图分析。 　　工程实用材料多是三组元或三组元以上的，三组元的合金可举例如下：轴承钢中的Fe-C-Cr合金；高锰耐磨钢中的Fe-C-Mn合金；不锈钢中的Fe-Cr-Ni合金；铸铁中的Fe-C-Si合金；铝合金中的Al-Mg-Si合金，Al-Cu-Mg合金等等。 陶瓷材料有：硅酸盐中的CaO-Al2O3-SiO2系；耐火材料和镁质瓷中的MgO-Al2O3-SiO2系等等。　　因此，三元相图有重要的实用价值。但由于三元相图测定困难，工作量大，故完整的三元相图资料并不多。大多是局部的截面图或投影图。 1.三元相图的成分表示　　用一条直线上的点可以表示二元合金的成分。表示三元合金成分的点则应该位于两个坐标轴所限定的平面内。通常，这个平面是一个三角形，三角形中的每一个点都是一个三元合金的成分。　　这样的三角形称为浓度三角形或成分三角形。 常用的成分三角形是等边三角形和直角三角形。 一、三元相图概述 ? 在浓度三角形中，顶点代表纯组元A，B，C。三条边表示相应的二元合金成分，从0~100%变化。其中，AB边表示A-B二元合金，BC边表示B-C二元合金，CA边表示A-C二元合金，各组元成分沿顺时针方向增加。　　在浓度三角形内的任一点，代表某一个三元合金的成分。确定图中某点O所代表的三元合金的成分的方法如下： 过O点作A角对边BC的平行线，在CA边上截取Ca，Ca=WA，代表三元合金中A组元的成分。同理，作B、C角对边CA、AB的平行线，在AB边上截取Ab=WB，在BC边上截取Bc=WC。 则有： WA+WB+WC = Ca+Ab+Bc =AB=BC=CA=1 三元合金中三组元的成分可以确定。 根据此方法，也可由已知三元合金的成分，找出其在三元相图浓度三角形中的相应位置。如已知三元合金的成分，则可在三边上截取相应的成分，确定a，b，c点，过其中任意两点作相关的平行线，可定出三元合金在浓度三角形中的位置。 等含量规则 浓度三角形通常具有以下几个基本性质： (1)等含量规则(2)等比例规则 (3)背向规则 (1)等含量规则　　平行于三角形某一边的直线上的任一点，都含有等量的对面顶点组元。如图所示，MN线平行AB边，则在MN线上P，Q，R，S各点都含有等同的C组元，BN=WC。由等含量规则可给出一组成分特性线，即一组元等量的平行于一边的成分特性线。 ? (2)等比例规则　　过浓度三角形顶点的任一直线上的合金，其所含的由另两个顶点所代表的组元的浓度之比是一个定值。 等比例规则 ? 图中CD为过顶点C的直线，线上有合金1和合金2，则合金1中的A、B二组元的成分比与合金2中的相等：　　　　　　　 ???????????????????????? 　　 由等比例规则可确定三元合金相图中另一组成分特性线。即两组元成分成比例的一组三元合金在过一顶点的成分线上。 (3)背向规则　　由等比例规则可引伸出背向规则。在图所示的浓度三角形中，有三元合金M。如A、B组元比例保持不变，令C组元含量不断减少，组成新的三元合金，则一系列新的三元合金的成分沿CM延线背离C点不断变化，直至无C组元、为A-B二元合金的D点。 背向规则 ? 浓度三角形用以表示全部三元合金的成分