材料科学基础---三元相图及其合金的凝固1.ppt

八、三元系相图及其合金的凝固三元相图必要性工业材料为多元合金，当研究二元合金中杂质的影响时，也可以当作三元合金来讨论。在研究合金的成分、组织和性质之间的关系，以及制订合金的生产工艺时，除了参考二元相图外，还需要参考三元相图。三元相图特点完整的三元相图是一个立体模型，图形比较复杂，类型也很多。主要由曲面构成；可发生四相平衡转变；一、二、三相区均占有一定空间，是变温转变，四相区为恒温水平面。要实测一个完整的三元相图，工作量很繁重，加之应用立体图形并不方便，也不必要。与二元相图联系和区别基本结晶原理一致；分析过程一致；相区接触法则基本相同；不同：由点到线，由线到面。重点是熟练掌握各类相图的液相面投影图、等温截面、变温截面的分析方法及分析实际三元相图（立体模型只作为帮助理解这些内容的工具）8.1三元相图基础8.1.1三元相图成分表示方法；8.1.2三元相图杠杆定律及重心法则；8.1.3三元相图中的截面图和投影图8.2匀晶三元相图8.2.1相图的立体模型；8.2.2合金的凝固过程及组织（凝固过程的成分变化规律作一般介绍）；8.2.3等温截面；8.2.4变温截面8.3简单共晶三元相图8.3.1相图的立体模型；8.3.2合金的凝固过程及组织；8.3.3等混截面；8.3.4变温截面8.4固态有限溶解的三元共晶相图8.4.1相图立体模型；8.4.2合金的凝固过程及组织；8.4.3等温截面；8.4.4变温截面8.5具有包共晶反应的三元相图8.5.1相图的立体模型；8.5.2合金的凝固过程及组织；8.5.3等温截面；8.5.4变温我面8.6具有三元包晶反应的三元相图8.7形成稳定化合物的三元相图8.8三元相图分析方法总结8.9三元相图实例8.1三元相图基础基本特点：（1）完整的三元相图是三维立体模型；（2）三元系中可发生四元相变。最大平衡相数为4，四相平衡区是恒温水平面；（3）三相平衡区不再是水平线，而是占有一定的空间。三元相图的浓度三角形。三元合金的成分则需用一平面表示，通常是用等边三角形或直角坐标表示。三角形内任一点x合金的成分求法三边AB、BC、CA按顺时针方向分别代表三组元B、C、A的含量合金的成分求法由x点分别作各组元对边的平行线，交截于代表各组元的一边上，就可以直接读出x合金中A、B、C各组元的百分含量。若已知合金中3个组元的百分含量，欲求该合金在三角形内的位置，也可从代表各组元浓度线上的相应点，分别作其对边的平行线，从这些平行线的交点即可读出合金的成分。因为三角形是代表三元合金的浓度，故称为浓度三角形。等腰三角形或直角坐标当三元合金中的一个组元或两个组元的含量很少时，还可用等腰三角形或直角坐标表示三元合金的成分。当一组元的含量较少，而另两组元的含量较多时，合金成分点就靠近三角形的一边。等腰三角形为了清晰地表示相图，而将等腰三角形的两腰放大，如下图所示。实际应用时，只取靠AB边的一部分，于是就成为等腰梯形。浓度三角形中特殊线平行于一边的直线上的合金，含此线对顶角的组元的量相等，如平行于AC边的ef线上的所有合金，含B组元的量都为Ae%。垂直坐标表示成分当合金成分以一组元为主，其它二组元的量很少时，例如铝中的硅含量仅千分之几，铁含量仅万分之几，则可采用直角坐标，而且可取不同标尺.合金中的高含量组元为用坐标原点表示，其余两组元可利用垂线从直角坐标上求得。8.1.2三元相图的空间模型包含成分和温度变化，是三维立体模型。以等边的浓度三角形表示三元系的成分，过浓度三角形的各个顶点分别做浓度平面垂直的温度轴，构成一个外廓是正三棱柱体的三元合金相图。三棱柱体的三个侧面是三组二元相图。在三棱柱体内部，由一系列空间曲面分隔成若干相区。8.1.3三元相图的截面图和投影图水平截面图：

固定温度的水平截面图，平行浓度三角形，也称为等温截面。垂直截面图：

固定一个成分变量并保留温度变量的截面图，必定与浓度三角形垂直。也称为变温截面。一种是通过浓度三角形的顶角，使其他两组元含量比固定不变。一种是固定一个组元的成分，其他两组元得成分固定不变。三元相图截面图与二元相图区别三元相图的垂直截面与二元相图类似，但存在本质差别。三元相图的投影图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，得到三元相图的投影图，可用来分析合金在加热和冷却过程中的转变。8.1.3三元相图的杠杆定律和重心法则三元相图的杠杆定律和重心法则:

1.用来计算平衡相的质量分数。