三元相图讲义.ppt

* * 三元合金相图 ( Ternary Phase Diagrams ) §5.1 三元相图基础 1 三元相图的基本特点 1) 完整的三元相图是三维的立体模型； 2) 三元系中可以发生四相平衡转变， 四相平衡区是恒温水平面； 3) 除了单相区和两相平衡区外，三元相图中 三相平衡区也占有一定空间，三相区中有 一个自由度，三相平衡转变是变温过程 f = C – P + 1 f = 3 – 4 + 1 = 0 f = 3 – 3 + 1 = 1 2 三元相图成分表示方法 一般用成分三角形或浓度三角形表示三元系的成分 常用的成分三角形是等边三角形， 另外，也采用等腰三角形和直角三角形 1）等边成分三角形(composition triangle) ● 三角形的三个顶点A、B、C分别 表示三个组元(components)， ● 三角形的三条边分别表示3个二元系的 成分坐标(composition axes)， ● 三角形内的任一点表示三元系的 某一成分(composition)。 ● 三元系成分确定方法 如求x合金中 A组元的成分： 由x点出发，向A顶角对应边BC引平行 线，相交于A组元的成分线（CA），线段 Cb即为A组元的成分 wB% wC% wA% 2）等边成分三角形中的特殊线 (special lines in equilateral composition triangle) ● 平行于三角形某一条边的直线： 成分位于该线上的材料，它们所含与此线 对应顶角代表的组元的质量分数相等； wC% = Bb ● 通过三角形顶点的任一直线： 成分位于该线上的材料，它们 所含的由另两个顶点所代表的 两组元含量之比是一定值 3）成分的其它表示方法 ● 等腰成分三角形： (isosceles composition triangle) 当三元系中某一组元(C)含量较少， 而另两个组元(A, B)含量较多时， 合金成分点将靠近三角形的某一条 边，为了清晰表示该部分相图， 可以使用等腰三角形； ● 直角三角形： (right triangle) 当三元系成分以某一组元(A)为主， 其它两个组元(B, C)含量很少时， 合金成分点将靠近三角形的某一顶 点，用直角三角形可以更好的表示 该部分相图。 3 三元相图的空间模型 ● 以等边成分三角形表示三元系的成分， 在浓度三角形的各个顶点分别作与浓度 平面垂直的温度轴，构成外形是一个 三棱柱体的三元相图； ● 三元相图复杂，不易描述相变过程 和确定相变温度。因此，实现三元 相图实用化的方法是使之平面化。 ● 三棱柱体的三个侧面是三组二元相图， 三棱柱体内部， 有一系列空间曲面分隔出若干相区 4 三元相图的截面图和投影图 三元相图的使之平面化方法是通过减少变量的 方法（如固定温度或成分），将三维立体相图 分解为二维平面图形 1）水平截面(horizontal section) 固定温度的截面图称为水平截面， 也称为水平截面。 它平行于浓度三角形。 2）垂直截面(vertical section) 固定一个成分变量并保留温度变量的截面图，它与浓度三角形垂直， 所以称为垂直截面，也称为变温截面； ● 通过浓度三角形的一个顶点， 其它两组元的含量比不变。 垂直截面的两种形式： ● 固定一个组元的成分，其它 两组元成分可以相对变动。 ● 三元相图的垂直截面与二元相图相似， 可以用来了解材料的结晶过程，但不 能用杠杆定律来计算两相的相对量 3）三元相图的投影图(projections) ● 把三元立体相图中所有相区的交线都垂直投影 到浓度三角形中，就得到三元相图的投影图， 可利用它分析合金在加热和冷却过程中的转变 ● 如果把一系列不同温度的水平截面中的相界线 投影到浓度三角形中，并在每一条投影上标注 相应的温度，就得到等温线投影图；类似地图 上的等高线 5 三元系中平衡转变的类型 ● 同时平衡析出两种沉淀相：α→βII +γII ● 四相平衡共晶转变：L→αa +βb +γc ● 四相平衡包晶转变：L +αa +βb →γc ● 包共晶转变：L +αa →βb +γc ● 四相平衡偏共晶转变：L0→L2 +αa +βb ● 四相平衡共析转变：δ0→αa +βb +γc ● 四相平衡包析转变：δ0 +αa +βb→γc ● 包共析转变：δ0 +αa →βb +γc 6