(一)合金相与相变-概论.ppt

相、合金相和相变的概念 研究合金相和相变的意义 合金相的研究方法 相变的研究方法 本课程的内容 本课程与其他课程的关联 如何学习本课程 思考题 铝钪合金中的相 材料在相变过程中热膨胀系数将发生变化，根据这一特性在热/力模拟实验机上，对其升/降温，记录材料的体积膨胀随温度的变化曲线，根据曲线上的拐点判断其变开始和结束温度。 图1-26 冷却速度为15℃/s时低碳钢的相变温度测定结果。TBf贝氏体转变开始点，TBs贝氏体转变结束点 4. 相变的研究方法 热膨胀法 4. 相变的研究方法 电阻和电磁法： 图1-27 卤离子桥联铜配合物CuBr3 – xClx相变过程的磁性变化 4. 相变的研究方法 由于相变过程中伴随着电子结构的变化，而正电子对原子尺度的空位型缺陷具有独特的敏感性，当正电子束流通过时，其对正电子捕获能力相应发生变化。 正电子湮没 二维多普勒展宽谱系统 图1-28 Al-Cu合金不同时效时间的多普勒展宽谱 Al-Cu合金不同时效时间的正电子寿命结果 5. 本课程的内容 （1）合金相的基本知识（合金相的种类、结构、性质） （2）合金相变的基本知识（相变分类、热力学、动力学和形态学知识） （3）钢铁中的相与相变 （4）有色合金中的相与相变（铝合金、铜合金、镁合金、钛合金中的相与相变） 合金相的基本知识 合金相的分类： 根据原子间的结合特征分为金属键、共价键、离子键和分子键四类，如图1- 29。 根据在相图中的位置，可将合金相分为纯金属、固溶体、有序固溶体和金属间化 合物四类。 图1-29 固态相的分类 5. 本课程的内容 合金相的基本知识 （1）固溶体 置换固溶体：溶质原子任意地、无序地置换溶剂原子，并排列在溶剂晶格中的阵点上。 间隙式固溶体：溶质原子填入溶剂晶体点阵的间隙中。 （2）有序固溶体 固溶体中一种原子的最近邻为异类原子的结构，叫做有序结构，这种趋于有序结构的过程叫做有序化，所形成的有序结构的固溶体叫做有序固溶体。 （3）金属间化合物 电子化合物；正常价化合物；Laves相；尺寸因素化合物；化学计量比化合物；非化学计量比化合物； 5. 本课程的内容 * 合金相与相变 易丹青 教授 材料科学与工程学院 danqing@mail.csu.edu.cn 第一讲、概论 相是系统中结构相同、成分和性质均一，并以界面相互分开的组成部分。这个定义包含三层含义： 1、在宏观尺度内，一个相的成分和结构是均匀的 ，成分是指组成相的粒子（分子、原子）等的类型和相对含量；结构是指这些粒子的排列和运动方式； 2、相具有一定的热力学性质——在一定的外界条件下，系统的均匀部分具有一定的热力学性质（如内能、熵）等： 3、相具有界面——系统中一部分与另一部分之间具有界面，单相系统与环境之间也有界面。 1. 相、合金相和相变的概念 相的概念 水有气、液、固三个状态，分别叫做气相、液相、固相，它们之间的转变叫做相变或状态的改变。图1-1是水的相图（温度-压力图），表示出了各相存在的范围，两相并存的线（OA、OB、OC）以及三相共存的点O。 图1-1 水的相图 水和冰 1. 相、合金相和相变的概念 相的例子 有些物质在固态还有不同相。图1-2是纯铁的相图。在不同的温度和压力范围，固态铁可能以三个固态相（α、γ 、ε）的形式存在。 图1-2 铁的相图 1. 相、合金相和相变的概念 相的例子 合金是由两种或两种以上的元素组成的、具有金属特性的系统。在物理空间中，一个合金可以由一个或多个相组成。每个相具有一定的化学组成、一定的结构和一定的物理化学性质性质，相与相之间有界面。我们把组成合金的这些相统称为合金相。 1. 相、合金相和相变的概念 合金相的概念 合金相的例子 图1-3 纯铁的光学显微组织，只有一个?相 图1-4 室温下亚共析钢的光学显微组织为?-Fe（铁素体）+ P（珠光体）。珠光体由Fe3C(渗碳体)和?两个相组成。 1. 相、合金相和相变的概念 合金相的例子 图1-5 不锈钢的光学显微组织 — 奥氏体的形貌 图1-6 高温淬火T10钢的光学显微组织 — 针状马氏体的形貌 1. 相、合金相和相变的概念 在金属学及金属物理领域内，相的概念也在发展和变化，借助于相的化学及物理性质，传统地认为光学显微镜能直接地鉴别相的存在，但光学显微镜的分辨率仅限于可见光的波长，为了鉴别尺度更小的相，需要借助于X射线、电子波或其他物理方法，如人们发现的铝铜合金中的脱溶产物区（GP区）、固溶体中异类原子聚集的短程有序区或丛聚区，这些概念是用不同的实验方法所鉴别的稳定相或亚稳相，它们的主要区别在于尺寸及稳定性。 1. 相、合金相和相