材料科学基础电子教案讲义教学课件 PPT 二元合金相图_1.ppt

第四章 二元合金相图 第一节 相图的基本概念 主要内容如下： 相图的定义、表示方法及其测定； 相平衡的概念及相平衡的条件； 相律 相图 相平衡 相平衡 合金中各相之间不发生相变（动态平衡）。 相平衡的条件 各组元在各相中的化学位相等。 相律 定义 在平衡条件下，系统的自由度数与相数、组元数之间的关系。 表达式 在压力恒定的条件下，有： F=C-P+1 式中，f — 自由度数；C — 组元数； P — 相数 应用 确定自由度数； 确定系统由几相平衡共存； 杠杆定律 2. 应用 确定两平衡相的相对含量及各相所占的重量分数 确定两平衡相的成分 求合金成分 第二节 匀晶相图 基本内容 匀晶转变与匀晶相图 固溶体的平衡结晶及其组织 固溶体的非平衡结晶及其组织 匀晶相图与匀晶转变 匀晶转变 由液相直接析出单相固溶体的过程。（L?α) 匀晶相图 完全具有匀晶转变的相图。（典型：Cu-Ni相图） 固溶体的平衡结晶及其组织 1. 平衡结晶过程 平衡结晶就是无限缓慢地冷却，原子扩散非常充分，时时达到相平衡条件的一种结晶方式。 2. 固溶体结晶机理 与纯金属结晶的相同处 与纯金属结晶的不同处 固溶体的非平衡过程及其组织 非平衡结晶过程 晶内偏析 一个晶粒内部成分不均匀的现象（微观偏析）。 3. 影响枝晶偏析的因素 ①冷却速度 ②相图中L-S相线的间隔 ③偏析元素的扩散能力 4. 消除枝晶偏析的手段 产生偏析的实质：原子扩散不充分，造成各处成分不均匀。 消除手段：扩散退火（均匀化退火）。 第三节 共晶相图 基本内容 共晶相图 典型合金的平衡结晶过程 初晶与共晶组织 共晶合金的不平衡结晶及组织 一、共晶相图 共晶转变 一定成分的液相（L），在恒温下同时析出两个不同成分的固相。 以Pb-Sn相图为例： 二、典型合金的平衡结晶过程 合金I L，L?α，α（匀晶转变） 室温相： α 室温组织： α 二、典型合金的平衡结晶过程 合金II L，L?α，α， α ? α +βII(脱溶）， α +β 室温相： α +β 室温组织：α +βII 二、典型合金的平衡结晶过程 合金III （亚共晶合金） L，L?α，α， α ? α +βII(脱溶）， α +β 室温相： α +β 室温组织：α +βII 合金IV （共晶合金） L, LE ? (αM+βN）共晶，α+β,α?α＋βII，β?β+αII，α＋β 室温：α＋β； 室温组织： （ α＋β）共晶 （忽略αII 、βII ） 合金V（过共晶合金） L, L? β初 ，LE ? (αM+βN）共晶，α+β,α?α＋βII，β?β+αII，α＋β 室温：α＋β； 室温组织： （ α＋β）共晶 ＋ β初 初晶与共晶组织 初晶（先共晶相） 发生共晶反应之前，从液相中直接析出的初生固溶体。 共晶组织（两相机械混合物） 形态 金属－金属型共晶组织的形成机制（以层片状共晶为例） 共晶合金的不平衡结晶及组织 伪共晶 不是共晶成分的合金获得全部共晶体的组织。 离异共晶 在共晶相数量较多而共晶体数量很少的情况下，共晶体中与初晶相同的一相往往依附于初晶生长，而使共晶中的另一组成相留在晶界或枝间处，从而看不出典型的共晶组织形态。把这种两相分离的共晶组织称为离异共晶。 第四节 包晶相图 基本内容 包晶相图 典型合金的平衡结晶 包晶转变机理及不平衡结晶 包晶转变的应用 一 包晶相图 包晶转变 一定成分的液相和一定成分的固相在恒温下转变成为另一固相。 以Pt-Ag相图为例： LC +αD ? βP 二、典型合金的平衡结晶 合金I 合金II 三、包晶转变机理及不平衡结晶 包晶转变机理 不平衡结晶 包晶转变的不完全性 包晶偏析—由于包晶转变的不完全性而产生的组织变化与成分偏析的现象（微观偏析） 扩散退火可以消除或改善包晶偏析 四、包晶转变的应用 细化晶粒 轴承合金 第五节 其它类型的二元合金相图 基本内容 具有化合物的相图 具有固态相变的相图 熔晶、偏晶和合晶相图 一、具有化合物的相图 1. 具有稳定化合物的相图 稳定化合物——加热时具有固定的熔点，在熔点以下保持固有的结构不发生分解。 在相图上把这种化合物看做一个独立组元，用一条垂线表示，并把相图分成两个独立的相图。例：Mg-Si系 2. 具有不稳定化合物的相图 不稳定化合物——加热时没有明显的熔点，化合物在熔点以下发生分解。 不稳定化合物无论是处于一条垂线上或存在于一定范围的相区中，均不能作为一个独立的组元而将整个相图划分为两部分。例：K-Na系 二 固态相变 固态相