第二节二元匀晶相图.pptVIP

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§ 2-2 二元匀晶相图 一、二元合金相图的建立(以Pb-Sb二元合金为例) 二、二元匀晶相图分析与质量分数计算 (2)垂线:给定合金的成分,做垂线,可知相变温度,可分析平衡结晶过程。 (3)水平线:给定合金的成分,可计算不同温度下,此成分的合金所形成不同的相的相对含量,即各相的质量分数计算。 这种方法可推广到固相和固液混合相 三、非平衡结晶与晶内成分偏析 非平衡结晶 * 相 图 进行材料研究,金相分析,制定热、铸、锻、焊等热加工工艺规范的重要依据和有效工具。 了解合金系中不同成分和温度下的相的种类、相的成分及相的相对含量。 了解合金在加热和冷却过程中的转变并预测其性能的变化规律。 即表示在平衡条件下合金组织与成分、温度之间关系的图形。合金相图又称合金平衡图或合金状态图 了解 由 相 图 可 作用 相 图 的 无限缓冷下测各合金的冷却曲线 标注在温度—成分坐标中 连接各相变点 1. 建立相图的思路: 合金相变时,伴随物理、化学性能的变化,可利用 热分析法(或者热膨胀法、磁性测定法、金相法、电阻 法和X射线结构分析法等)精确测定相变临界点(即临界 温度),确定不同相存在的温度和成分区间,建立相图。 2. 具体步骤: 选组元,配合 金系,熔化 确定各合金的相变温度 确定相 Pb-Sb二元合金相图的建立 Cu-Ni合金相图的建立 L ? 如:0%Cu、20%Cu、40%Cu、60%Cu、80%Cu、100%Cu六组合金。 (L+ ?) 二元匀晶相图:指两组元在液态和固态均无限互溶时的二元合金相图。 匀晶转变:在一定温度范围内由液相结晶出单相的固溶体的结晶过程。 具有这类相图的合金系主要有Ni-Cu、Cu-Au、Au-Ag、Mg-Cd、W-Mo等。 1、相图分析 L ? ?+ L 两线:液相线、固相线 三区:液相、液相+固相、固相 2、相图的应用 (1)表象点:给定一 点A,根据相图可知, a成分、b温度、c状态。 ?A L ? ?+ L 1 2 时间 温度 L ? L ? 平衡结晶过程分析 t1 t2 引例:100ml的10%的NaCl水溶液和100ml的30%的NaCl水溶液混合后浓度是多少? 100×10%+100×30%=C×200 C=20% 反过来考虑:把20%的NaCl水溶液分成浓度分别为10%和 30%的两份,那么两份的体积分数是多少? V1×10%+V2×30%=20%×(V1+V2) L ? ?+ L Cb Ca a b ? C C 如图:成分为C的Ni-Cu合金,缓冷到t℃时,根据相图分析:(Ⅰ)此状态下存在哪几相?(Ⅱ)各相的成分如何?(Ⅲ)各相的数量(绝对数量与相对数量)? (Ⅱ)做水平线,与固相线和液相线分别交于a、b点。 剩余液相总处于即将结晶的状态,即t℃的液相线上的点的成分,即b点成分Cb ,而刚结晶出来的固相即t℃的固相线上的a点的成分Ca。 (Ⅰ)由相图可知,C点存在L+α两相区 ( Ⅲ )利用引例的思路,问题转化为: 浓度为C的合金,分成浓度为Ca 、 Cb两份,所以有: Ma×Ca+ Mb×Cb=C×(Ma+ Mb) 即 Ma ×(C- Ca)=Mb× (Cb- C) 由此可知,两相的相对含量为: Ma/Mb =(Cb-C)/(C-Ca) 若M=Ma+ Mb为已知量,那么, 两相的绝对含量为: Ma=(Cb-C)(Ma+Mb)/(Cb-Ca) Mb=(C-Ca)(Ma+Mb)/(Cb-Ca) L ? ?+ L Cb Ca a b C ? c Ca C Cb ? Ma Mb Ca C Cb ? Ma Mb 总结:由质量分数的计算式 Ma ×(C- Ca)=Mb× (Cb- C) 并结合相图,可知,此式类似与杠杆定律的应用,所以这种方法又称杠杆定律。 注意: 使用条件:只适合平衡结晶的两相区 解决问题: (1)确定二平衡相的成分 (2)确定二平衡相的数量 平衡结晶:在结晶过程中,原子的扩散在固相、液相及固液相之间非常充分,能跟得上相变的速度,最终形成成分均匀的固溶体。 L ? ?+ L t1 t2 t3 t1 t3 t2 非平衡结晶:合金结晶较快,原子的扩散来不及充分进行,结果使先结晶出来的固溶体和后结晶的固溶体成分不均匀。 晶内偏析:一个晶粒内部化学成分不均匀的现象。 后结晶出来的,含A元素少 先结晶出来的,含A元素多 富Ni 富Cu Cu-Ni合金晶内偏析的组织 *

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