材料科学基础 10相图-4.ppt

2、 固溶体的平衡凝固 合金组元固态原子扩散 3.1 匀晶相图和固溶体凝固 第7章 二元系相图和合金的凝固与制备原理 第3节 二元系合金相图 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 3.1 匀晶相图和固溶体凝固 第7章 二元系相图和合金的凝固与制备原理 第3节 二元系合金相图 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 3.1 匀晶相图和固溶体凝固 第7章 二元系相图和合金的凝固与制备原理 第3节 二元系合金相图 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。 3.1 匀晶相图和固溶体凝固 第7章 二元系相图和合金的凝固与制备原理 第3节 二元系合金相图 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 3.1 匀晶相图和固溶体凝固 第7章 二元系相图和合金的凝固与制备原理 第3节 二元系合金相图 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 3.1 匀晶相图和固溶体凝固 第7章 二元系相图和合金的凝固与制备原理 第3节 二元系合金相图 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: 3.1 匀晶相图和固溶体凝固 第7章 二元系相图和合金的凝固与制备原理 第3节 二元系合金相图 2、 固溶体的平衡凝固 3.1 匀晶相图和固溶体凝固 第7章 二元系相图和合金的凝固与制备原理 第3节 二元系合金相图 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。 3.1 匀晶相图和固溶体凝固 第7章 二元系相图和合金的凝固与制备原理 第3节 二元系合金相图 固溶体的平衡凝固因为可以进行充分的扩散，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 以及晶粒内部成分相同 3.1 匀晶相图和固溶体凝固 第7章 二元系相图和合金的凝固与制备原理 第3节 二元系合金相图 第2节 相图热力学的基本要点 相图通常是通过大量的实验测定后绘制出来的，但由于各种原因可能使相图中的某些相区难以测定或者使相图的测定存在误差。为此，我们需要应用相图热力学知识来计算相图，计算机技术的发展，为开展这方面的工作奠定了良好的基础。 本节的主要目的是应用构图的热力学的基本原理来分析相图。 * 第7章 二元系相图和合金的凝固与制备原理 1 固溶体的自由能一成分曲线 利用固溶体的准化学模型可以计算固溶体的自由能。 固溶体准化学模型只考虑最近邻原子间的键能，因此对混合焓Δ Hm作近似处理。若假定固溶体的溶剂原子和镕质原子半径相同，两者的晶体结构也相同，而且无限互溶，由此可得组元混合前后的体积不变，即混合后的体积变化Δ Vm＝0。除此之外，准化学模型只考虑两种组元不同排列方式产生的混合墒Δ Sm ，而不考虑温度引起的振动熵。 * 第2节 相图热力学的基本要点 第7章 二元系相图和合金的凝固与制备原理 1 固溶体的自由能一成分曲线 由此可得固溶体的自由能为 * 第2节 相图热力学的基本要点 第7章 二元系相图和合金的凝固与制备原理 1 固溶体的自由能一成分曲线 从固溶体的自由能表达式 可知， 是成分(摩尔分数x)的函数，因此可按三种不同的情况，分别作出任意给定温度下的固溶体自由能—成分曲线，如图所示。 * 第2节 相图热力学的基本要点 第7章 二元系相图和合金的凝固与制备原理 1 固溶体的自由能一成分曲线 A、B两组元相互作用参数的不同，导致自由能—成分曲线的差异，其物理意义为： 由式 可知 A-B对的能量低于A-A和B-B对的平均能量，所以固溶体的A，B组元互相吸引，形成短程有序分布，在极端情况下会形成长程有序，此时混合