共晶相变解析.ppt

目录 CONTENTS 3 共晶转变的应用 2 三元共晶转变 1 二元共晶转变 二元共晶转变 二元共晶相图(Eutectic phase diagrams)的两种基本形式 固态时二组元完全不相互溶解 固态二组元有限溶解 其生成物仍为A、B两个组元， 只是机械地混合在一起而已。 具有共晶相图的合金系有 Pb-Sn, Cu-Ag, Al-Si, Al-Sn, Pb-Bi, Fe-C 能形成成分固定的相。 共晶反应(Eutectic reaction) 1 根据相律，三相共存时系统的自由度为 0。 2 共晶反应是在是恒温转变(Isothermal transform) 3 三相平衡共存时，每一相的成分都是固定的。 β α L 相图分析 TPb 纯Pb的熔点(327.5 ?C) TSn 纯Sn的熔点(231.9 ?C) E 共晶点(61.9%Sn, 183?C) C Sn在Pb中的最大溶解度(19.2%Sn, 183?C) D Pb在Sn中的最大溶解度(2.5%Pb, 183?C) TPb E TSn 液相线 TPb C E D TSn 固相线 CED 共晶线(水平线) CF Sn在Pb(α)中的溶解度曲线 DG Pb在Sn(β)中的溶解度曲线 L 液相区 α α固溶体区 β β固溶体区 L +α 液、固二相区，与匀晶相图的二相区相同，可以将它们看作匀晶相图的一部分。 L +β α+β 固态二相区 L+α+β 三相区 点 区 线 单相 两相 三相 平衡凝固组织：共晶 共晶合金的冷却过程 E点： E 平衡凝固组织：共晶 αC→αF+βG E A B C D F G Ⅰ L L LE αC + βD LE αF + βG βD→βG+αF 实际转变过程复杂 (1) 共晶转变产物(α+β) 多相邻间隔协同长大，称为共晶体或共晶组织。 (2) 共晶体中随后析出的二次相多依附于原共晶体生长，故往往观察不到。 平衡凝固组织：共晶 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： 层片状 （Al-CuAl2，定向凝固） 棒状或条状 （Sb-MnSb，横截面） 球状或短棒状 （Cu-CuO） 针状（Al-Si） 螺旋状（Zn-Mg） Fe-C(石墨)的共晶组织 平衡凝固组织：亚共晶 亚共晶成分： M～E 亚共晶转变式： L → αC + (αC +βD) 先共晶相 室温组织 α初 + (α+β)共+βⅡ 共晶体 结晶过程 L α初 L (α+β)共 α βⅡ β αⅡ 平衡凝固组织：过共晶 室温组织 β初 + (α+β)共 + α Ⅱ 结晶过程 L β初 L α+β α βⅡ β αⅡ 过共晶成分： E～N 过共晶转变式： βD + (αC +βD) 先共晶相 共晶体 共晶结晶机理 共晶的长大采取分枝、搭桥方式：α相通过分枝在β上长大，β相又分枝在相上长大， 最后形成两相交替排列的层状结构。 领先相：共晶结晶刚开始时有一个固相先形成，对Pb-Sn合金是α相 1）α相形成，周边液相中Sn浓度升高，形成β相 2）α相为β相结晶提供基底，促进β相形成。 这样就形成了共晶二相晶核， 这种形核方式称为互激形核。 非平衡凝固共晶组织 实际生产中：合金冷却的速度是很大的，平衡凝固（极缓慢冷却）难以实现 合金的组织与合金成分之间的对应关系与平衡凝固时相比略有差别 伪共晶 接近共晶成分的亚共晶或过共晶合金 凝固后可以全部是共晶组织 离异共晶 成分远离共晶点的合金， 共晶液相结晶时，共晶中的α相可以依附于初生的α相长大， 结果使共晶β相孤立存在于α相周围， 形成离异共晶。 三元共晶转变 二元相图和三元相图的关系 平面相区 线 点 二元相图 （二维平面图） 三元相图 （三维立体图） ＋1维 立体相区 面 线 ＋1维 ＋1维 ＋1维 组元 维数 自由度 ＋1个 ＋1维 ＋1度 三元共晶相图的形成 A B C 三元相图的立体图 C A B E E3 E1 E2 C1 C2 C3 A1 A2 A3 B1 B2 B3 TC TA TB L ? A L ? B L ? C L ? A + C L ? A + B L ? B + C A + B + C L ? A + B + C 四相平衡共晶点 C A B E E3 E1 E2 C1 C2 C3 A1 A2 A3