天津科技大学机械工程材料3.ppt

一、二元相图的建立 几乎所有相图都是实验得到的，最常用的是热分析法。 二元相图的建立：[以Cu-Ni合金(白铜)为例] 1.建立合金系 2.测定冷却曲线，找出相变临界点 3.将各相变点对应在成分—温度坐标图上，并连接具有相同意义的点 六、形成稳定化合物的二元相图 稳定化合物:在熔化前不发生分解的化合物(如Mg-Si系的Mg2Si和Fe-C系的Fe3C) 稳定化合物成分固定，在相图中是一条垂线(代表一个单相区)。垂足是其成分， 顶点是其熔点， 结晶过程同纯金属。 练习题 1、根据组成合金各组元之间的相互作用不同，合金的结构可分为两大类： 和 。固溶体的晶格结构与 相同，其强度、硬度比纯金属 。 2、什么是共晶反应、共析反应、包晶反应？ 3、什么是细晶强化、位错强化、固溶强化、弥散强化？ 4、简述含B量为m合金的结晶过程。 * * … …必须具有金属特性 合金 冶炼、烧结、喷涂… 合金化方法 组成合金最基本的独立物质 组元 给定组元配制出的一系列合金 合金系 组织组成物中成分相同、结构相同，并与其它部分有界面分开的均匀组成部分。 合金相（相） 显微组织 金相磨面在显微镜下观察到的构造情况 有关合金的基本概念 第三章 合金的结构与结晶 §3.1合金的结构 黄铜（Cu-Zn合金） 金属元素或金属+非金属元素 组织组成物 组织中具有一定特征的组成体 显微镜下观察到的金属中各相或各晶粒的形态、数量、大小和分布的组合 ①总是以一种金属元素为溶剂，另一种或多种元素为溶质 ②保有溶剂的晶格结构 ③成分可在一定范围内变化，性能随成分的变化而变化 ④产生晶格畸变 特征 合金的组元通过溶解形成一种成分及性能均匀的、且结构与组元之一相同的固相 概念 合金的相结构 1、固溶体 固溶体的分类： 置换固溶体 间隙固溶体 Cu-Ni无限固溶体 Cu-Zn有限固溶体 固溶体 化合物 固溶体的溶解度：溶质原子在固溶体中的极限浓度 置换固溶体 溶质与溶剂原子半径相近，如Cu-Au、Cu-Ni。 间隙固溶体 溶质——原子半径较小的非金属元素，如C、N、B等 溶剂——过渡族元素 形成间隙固溶体的一般规律为r质/r剂0.59。 无限固溶体 组成元素原子半径、电化学特性相近，晶格类型相同的置换固溶体，才有可能形成无限固溶体。 间隙固溶体都是有限固溶体。 间隙固溶体都是无序固溶体。 影响固溶体类型、溶解度的因素 晶格类型、原子尺寸、电化学性（电负性） 电子浓度（价电子数与原子数的比值） 固溶强化：因形成固溶体，材料的强度和硬度提高，塑性和韧性下降的现象。 产生原因：溶质原子溶入→晶格畸变 →位错运动阻力 →金属塑性变形困难 →强度和硬度 与纯金属相比，固溶体的强度、硬度高，塑性、韧性低。 与化合物相比，其硬度要低得多，而塑性和韧性则要高得多。 固溶体的形成对金属性能的影响 概念： 合金组元之间通过化合作用所形成的一种相对稳定的相 分类： 金属化合物——具有金属性质，直接对合金性能产生影响 非金属化合物——脆性大，一般为杂质 特征： ① 可以用化学式（AmBn）表示，但不一定遵守化合价规律 正常价化合物：Mg2Si、Mg2Pb 电子价化合物：CuZn、Cu5Zn8、CuZn3 间隙化合物：WC、VC、Fe3C、Cr23C6 2、化合物 ② 一定程度上具有金属的性质 ③ 晶格结构完全不同于任一组元 ④ 熔点高、硬而脆 对合金性能的影响： 弥散分布 片状分布 网状分布 σ、H 有一定的δ(ψ)、ak H σ、δ(ψ)、ak σ、H δ(ψ)、ak 弥散强化 在合金中，金属化合物常作为强化相 存在，起到弥散强化的作用！ 强度、硬度、耐磨性提高 以固溶体为主，金属化合物弥散分布，强化材料的方法，称为弥散强化 。 3. 机械混合物 定义：由两种单相固溶体，或固溶体与化合物组成的一种复相物。 结构：两相各自保持独立的晶格结构，不互溶，不化合，作为 一种金相组织出现在合金中。 性能：取决于组成相的相对量、大小、形态和分布等。数值介于组元性能之间。 球状珠光体 片状珠光体 相图：是描述物质的状态与温度、压力、成分之间关系的图解。 水的相图 合金相图：描述在热力学平衡条件下，合金系的组织状态与温度、成分 间关系的图解，又称为平衡相图。如：铜－镍合金相图 。 作用：设计和确定合金的成分，获得不同性能的合金材料； 合金的熔炼、铸造、锻造、热处理工艺制定的依据。 铜－镍合金相图 §3.