哈工大材料考研必备08金属学讲义-2方案.ppt

1、 共晶相图 在一定的温度下，由一定成分的液相同时结晶出两个成分一定的固相的转变过程，称为共晶转变或共晶反应。共晶转变的产物为两个相的混合物，称为共晶组织。 共晶反应 1、 共晶相图两组元在液态时相互无限互溶，在固态时有限互溶，发生共晶转变，形成共晶组织的二元系相图，称为二元共晶相图。 共晶相图 1、 共晶相图 2条液相线 1条固相线 2条溶解度曲线 1、 共晶相图 3个单相区 3个双相区 1个三项共存区 1、 共晶相图 共晶点、共晶线 共晶温度、共晶合金 亚共晶、过共晶 3.4 共晶相图及其合金凝固 2、 共晶合金的平衡凝固及其组织 2、 共晶合金的平衡凝固及其组织 2、 共晶合金的平衡凝固及其组织 2.1、含锡量小于2% 的合金 2.1、含锡量小于2% 的合金 图3.16 局部放大示意图 图3.17 匀晶相图示意图 2.2、含锡量小于19% 的合金 2.2、含锡量小于19% 的合金 2.2、含锡量小于19% 的合金 由固溶体中析出另一个固相的过程称为脱溶，即过饱和固溶体的分解过程，也称之为二次结晶。 脱溶 2.2、含锡量小于19% 的合金 2.2、含锡量小于19% 的合金 2.2、含锡量小于19% 的合金 凝固过程中的成分计算 2.3、共晶合金含锡量61.9% 2.3、共晶合金含锡量61.9% 2.3、共晶合金含锡量61.9% 2.3、共晶合金含锡量61.9% 其中黑色为α相，白色为β相 3.3 匀晶相图和固溶体凝固 第三节 二元系合金相图二元合金结晶时，从液相结晶出的都是单相的固溶体，这种结晶过程称为匀晶转变。 1、 匀晶相图 匀晶转变? 37 3.3 匀晶相图和固溶体凝固两组元在液态无限互溶、固态也无限互溶的二元合金相图，称为匀晶相图。 第三节 二元系合金相图 匀晶相图产生匀晶相图的两金属组元必须具备如下条件： 1、两者的金属结构相同，原子尺寸相近，尺寸差小于15%； 2、两者具有相同的原子价和相似的电负性。 具有这类相图的二元合金系主要有：Cu-Ni、Ag-Au、Cr-Mg、Fe-Ni、Mo-W 等。 1、 匀晶相图 381、 匀晶相图 匀晶相图还可有其他形式，如Au-Cu、Fe-Co等在相图上有极小点、而Pb-Ti等在相图上有极大点。应当指出，几乎所有的二元合金相图都包含有匀晶转变部分，因此掌握这一类相图是学习二元合金相图的基础。 1、 匀晶相图 40平衡凝固是指凝固过程中的每个阶段都能达到平衡，即在相变过程中有充分的时间进行组元间的扩散，以达到平衡成分。 2、 固溶体的平衡凝固 平衡凝固? 2、 固溶体的平衡凝固 2、 固溶体的平衡凝固 a 结晶瞬间b 液态扩散c 固态扩散 2、 固溶体的平衡凝固 结晶瞬间固态晶核界面的组元成分分布 2、 固溶体的平衡凝固 合金组元液态原子扩散 2、 固溶体的平衡凝固 合金组元固态原子扩散 固溶体的平衡凝 固与纯金属一样， 包括形核与长大 两个阶段。 2、 固溶体的平衡凝固 固溶体凝固的特点 固溶体的平衡凝固 形核时也需要在液 态合金溶液中存在 一定的成分起伏和 温度起伏； 2、 固溶体的平衡凝固 固溶体的平衡凝固晶核 的长大包括三个过程: 2、 固溶体的平衡凝固 液相内的扩散； 固相的长大； 固相内的扩散。和纯金属不同，固溶体合金在结晶时有以下两个显著特点： 2、 固溶体的平衡凝固 异分结晶 固溶体合金的结晶需要一定的温度范围 2、 固溶体的平衡凝固 固溶体合金结晶时所结 晶出的固相成分与液相 成分不同，这种结晶出 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。 异分结晶 2、 固溶体的平衡凝固既然固溶体的结晶属于异分结晶，那么在结晶时的溶质原子必然要在液相和固相之间重新分配，这种溶质原子的重新分配程度通常用平衡分配系数表示。平衡分配系数K0定义为：在一定温度下，固液两平衡相中溶质浓度之比值，即: 平衡分配系数 2、 固溶体的平衡凝固 2、 固溶体的平衡凝固 固溶体合金的结晶需要一定的温度范围 这就意味着，在结晶时，始终进行着溶质和溶剂原子的扩散过程，其中不但包括液相和固相内部原子的扩散，而且包括固相与液相通过界面进行原子的互扩散，这就需要足够长的时间，才得以保证平衡结晶过程的进行。 t3 t0 固溶体的平衡凝固 因为必须进行充分 的扩散，故具有以 下特点： 2、 固溶体的平衡凝固 所需时间长； 除晶界之外，晶粒之间以及晶粒内部的成分相同。在实际生产中，合金溶液冷却速度较快，在每一温度下不能保持足够的扩散时间，使凝固过程偏离了平衡条件，称之为非平衡凝固。 3、 固溶体的非平衡凝固 非平衡凝固 3、 固溶体的