匀晶相图及固溶体的结晶.ppt

§3.2 匀晶相图及固溶体的结晶 常见匀晶合金 Cu-Ni, Ag-Au, Cr-Mo, Cd-Mg, Fe-Ni, Mo-W NiO-MgO, Al2O3-Cr2O3 在液态和固态下两组元均能完全无限互溶 §3.2 匀晶相图及固溶体的结晶 平衡结晶过程 相图分析 t1 温度－－开始结晶，尚无晶相 t2 温度－－通过扩散达到平衡 t3 温度－－结晶结束 结晶过程：形核和长大 形核方式：均匀形核和非均匀形核 形核条件：结构起伏能量起伏＋成分起伏 差异：1 异分结晶－－结晶时结晶出的固相与液相成分 不同，也称为选择性结晶。 2变温结晶－－固溶体合金的结晶需要在一定温 度范围内进行。 平衡分配系数－－在一定温度下，固液两平衡相溶质浓度之比值，用k0表示 始终有溶质和溶剂原子的扩散过程 易于形成树枝状 §3.2 匀晶相图及固溶体的结晶 One method to improve the fracture toughness of a ceramic material is to reinforce the ceramic matrix with ceramic fibers. A materials designer has suggested that Al2O3 could be reinforced with 25% Cr2O3 fibers, which would interfere with the propagation of any cracks in the aluminia. The resulting composite is expected to operate under load at 2000℃ for several months. Criticize the appropriateness of this design. Design of a Composite Material You need to produce a Cu-Ni alloy having a minimum yield strength of 20000psi, a minimum tensile strength of 60000psi, and a minimum elongation of 20%. You have in your inventory a Cu-20%Ni alloy and lots of pure nickel. Design a method for producing 10kg castings having the required properties. Design of a Melting Procedure for a Casting Cu-90%Ni or Cu-33% to 60% Ni 加热到1250℃ §3.2 匀晶相图及固溶体的结晶 匀晶结晶有下列特点： 1）与纯金属一样，α固溶体从液相中结晶出来的过程中，也包括有生核与长大两个过程，但固溶体更趋向于树枝状长大。 2）固溶体结晶是在一个温度区间内进行，即为一个变温结晶过程。 3）在两相区内，温度一定时，两相的成分（即Ni含量）是确定的。 匀晶结晶有下列特点： 4）在两相区内，温度一定时，两相的质量比是一定的，由杠杆定律可算出在T时液相和固相在合金中的质量分数（ 运用杠杆定律时要注意，它只适用于相图中的两相区，并且只能在平衡状态下使用。杠杆的两个端点为给定温度时两相的成分点，而支点为合金的成分点。） §3.2 匀晶相图及固溶体的结晶 匀晶结晶有下列特点： 5）固溶体结晶时成分是变化的，如果冷却较快，原子扩散不能充分进行，则形成成分不均匀的固溶体。一个晶粒中先结晶的树枝晶晶枝含高熔点组元较多，后结晶的树枝晶晶枝含低熔点组元较多，结果造成在一个晶粒内化学成分的分布不均，这种现象称为枝晶偏析。消除枝晶偏析的方法采用扩散退火。 §3.2 匀晶相图及固溶体的结晶 不平衡结晶 晶内偏析 枝晶偏析 影响因素：K0 ;原子扩散；冷却速度 检验和消除方法 成分过冷 晶体生长形状 平面长大 树枝状长大 胞状长大 建立相图的试验方法：