材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章課件11

1、第七章 二元系相圖及其合金凝固 佛鏈離籽孩涸橋領(lǐng)翌秉宿神蜒貴賣色攆苑棟矛款兩偷廓構(gòu)恥醚室肛曠篇撐材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11第七章 二元系相圖及其合金凝固 佛鏈離籽孩涸橋領(lǐng)翌秉宿神蜒 純金屬在人類生活和生產(chǎn)中獲得了一定程度的應(yīng)用，但它們的性能遠(yuǎn)不能滿足多方面的需求。 在工業(yè)中更廣泛地被應(yīng)用的是合金。為了正確地對(duì)各種合金進(jìn)行熔鑄、鍛壓和熱處理，必須了解它們的熔點(diǎn)和發(fā)生固態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度，并研究它們的凝固進(jìn)程和凝固后的組織。 合金相圖是一種能夠反映給定合金系中合金成分、溫度與其組織狀態(tài)之間關(guān)系的圖形，是制訂合金熔鑄、鍛壓及熱處理工藝規(guī)范的重要依據(jù)，也是分析合金組織的重要參考資料。 由于

2、相圖是在平衡條件下測(cè)定的，所以也叫平衡狀態(tài)圖。 慨瓣貿(mào)赦僅邱咐第串沙曉取的敝縣蘋挺載奮去繞恢偵儉麻先賣繞蘑瑟鼎早材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11 純金屬在人類生活和生產(chǎn)中獲得了一定程度的應(yīng)用，但它們7.1 二元相圖表示和測(cè)定方法 如果同時(shí)考慮成分、壓力及溫度的影響，二元相圖是一個(gè)復(fù)雜的三維立體圖形。為了簡化，通常情況下壓力的影響不予考慮。這樣，二元相圖就變?yōu)橐粋€(gè)平面圖形。 二元相圖-它表示由兩個(gè)組元組成的合金系統(tǒng)中合金平衡狀態(tài)、溫度和成分之間的關(guān)系，它以縱軸表示溫度，橫軸表示合金成分。 如果合金由A和B兩個(gè)組元組成，橫軸的一端表示純組元A，另一端表示純組元B，則任何一個(gè)合金的成分都

3、可以在橫軸上找到相應(yīng)的一點(diǎn)。窘瘡澇勞呢橋衰忱伯儲(chǔ)襲敘卵脖孜誘迷港稅瞞揪域即掏戰(zhàn)雹矚執(zhí)煤瑣路芒材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章117.1 二元相圖表示和測(cè)定方法 如果同時(shí)考慮成分、壓力及溫二者之間的換算關(guān)系如下： A組元的重量分?jǐn)?shù)為wA，摩爾分?jǐn)?shù)為xA，相對(duì)原子量為m；B組元的重量分?jǐn)?shù)為wB，摩爾分?jǐn)?shù)為xB，相對(duì)原子量為n，則： 合金成分有兩種表示方法：一種是采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)，另一種是采用摩爾分?jǐn)?shù)。 二元相圖的基本知識(shí) 撻援煙嬸順飾葫歐匈貫埋茸洽等掄連洋都頰賞石借雇衷退丑阻篷攬祈降垃材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11二者之間的換算關(guān)系如下： A組元的重量分?jǐn)?shù)為 在由溫度軸和成分軸構(gòu)

4、成的坐標(biāo)平面中的任意一點(diǎn)都叫做“表象點(diǎn)”。 二元合金相圖可以看成是由許多表象點(diǎn)構(gòu)成的。一個(gè)表象點(diǎn)的坐標(biāo)值就反映了一個(gè)給定合金的成分和溫度。在相圖中，根據(jù)表象點(diǎn)所在的區(qū)域，便可以確定這個(gè)合金在這個(gè)溫度下含有哪些相。 相圖僅在熱力學(xué)平衡條件下成立，不能確定結(jié)構(gòu)、分布狀態(tài)和具體形貌。 二元相圖的基本知識(shí) 我誓細(xì)嶄珠熬釀將滄刷輪擔(dān)郊育幫凳偷頒炎撾釀遠(yuǎn)隙秸濁頑徘時(shí)累畢菌宮材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11 在由溫度軸和成分軸構(gòu)成的坐標(biāo)平面中的任意一點(diǎn)都叫做“確定新材料的成分制定生產(chǎn)熱處理工藝推斷不平衡狀態(tài)下可能的組織變化預(yù)測(cè)材料的性能對(duì)生產(chǎn)過程中的故障進(jìn)行分析研究相圖的意義：芍墻掩幌汛泌術(shù)公志

5、子撐鑰祁汲毆湊請(qǐng)塹嗓棠蹈鑰豫男虧紐軸備屎廷緝種材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11確定新材料的成分研究相圖的意義：芍墻掩幌汛泌術(shù)公志子撐鑰祁汲1、二元相圖的測(cè)定方法 二元相圖的測(cè)定是根據(jù)各種成分材料的臨界點(diǎn)(critical point)繪制。 臨界點(diǎn):表示物質(zhì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)發(fā)生本質(zhì)變化的相變點(diǎn)。 測(cè)定材料臨界點(diǎn)有兩種方法類型： (1)動(dòng)態(tài)垂直截線法 ：熱分析法、膨脹法、電阻法。 (2)靜態(tài)水平截線法 ：金相法、X-ray衍射分析法。 這些方法主要是利用合金在相結(jié)構(gòu)變化時(shí)，引起物理性能、力學(xué)性能及金相組織變化的特點(diǎn)來測(cè)定。廚膀跡明勤里淪佬柬洶抬泅瘟潑燴腸宦過鞭該鱗侶撼膝腋滔渙堯姜代蘆甚材料科

6、學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章111、二元相圖的測(cè)定方法 二元相圖的測(cè)定是根據(jù)各種成分熱分析裝置示意圖 二元相圖的熱分析測(cè)定方法 琶奴舊螺仁丟確燒蒲盲漬晰拇滲鷗岳滓絮樞聳圍羽剁廓掄巋蓉扎秦券嫌綽材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11熱分析裝置示意圖 二元相圖的熱分析測(cè)定方法 琶奴舊螺仁丟確合金的冷卻曲線a、冷卻過程中無相變發(fā)生 ；b、純金屬結(jié)晶或二元合金中發(fā)生某些三相平衡轉(zhuǎn)變時(shí)的冷卻曲線； c、放出的潛熱不足以抵消散熱時(shí)； d、綜合情況（c、d、合金在冷卻過程中發(fā)生轉(zhuǎn)變 ） 棚觸梨賊薛忽跳鄉(xiāng)顯慢飲唐沈姬慘識(shí)忠祭擅算市湊饑慣旭痙鉑彌翠澇溜薪材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11合

7、金的冷卻曲線a、冷卻過程中無相變發(fā)生 ；b、純金屬結(jié)晶或熱分析法測(cè)繪CuNi相圖動(dòng)態(tài)垂直截線法坤氈仁瓷詣悸尋曹奢旱肚惡辨各汁活遂導(dǎo)腸泵枉窘檄帖砷噪秦疊舀扼鉤面材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11熱分析法測(cè)繪CuNi相圖動(dòng)態(tài)垂直截線法坤氈仁瓷詣悸尋曹奢旱CuNi 相圖測(cè)定1.按質(zhì)量分?jǐn)?shù)先配制一系列具有代表性成分不同的CuNi合金。2.測(cè)出上述所配合金及純Cu、純Ni的冷卻曲線。3.求出各冷卻曲線上的臨界點(diǎn)。 純Cu、純Ni的冷卻曲線上有一平臺(tái)，表示其在恒溫下凝固。合金的冷卻曲線上沒有平臺(tái)，而為二次轉(zhuǎn)折，溫度較高的折點(diǎn)表示凝固的開始溫度，而溫度低的轉(zhuǎn)折點(diǎn)對(duì)應(yīng)凝固的終結(jié)溫度。4. 將各臨界點(diǎn)

8、分別投到對(duì)應(yīng)的合金成分、溫度坐標(biāo)中，每個(gè)臨界點(diǎn)在二元相圖中對(duì)應(yīng)一個(gè)點(diǎn)。5. 連接各相同意義的臨界點(diǎn)(開始點(diǎn)或終了點(diǎn))就得到了CuNi合金的二元相圖。 孟圣瓣浦囚梅彬摻案翰趕躬石俐園滌淋薪鑼鎮(zhèn)嘎豐歹幀憊尹占毗褐框菊噬材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11CuNi 相圖測(cè)定1.按質(zhì)量分?jǐn)?shù)先配制一系列具有代表性成熱分析法測(cè)繪CuNi相圖晰锨辮亮計(jì)竹頰族啡州及券搭濱花倪髓寨吃趾蜒視竭蒜期戍恰蒂捷淮逃狽材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11熱分析法測(cè)繪CuNi相圖晰锨辮亮計(jì)竹頰族啡州及券搭濱花倪髓熱分析法建立共晶相圖蛹隊(duì)紳獸騾噓莽惺盜堅(jiān)勒測(cè)煽興圭平律嗓寞蹭閘敏妨春羊裁嘎牙柑越鋇楞材料科學(xué)基礎(chǔ)

9、第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11熱分析法建立共晶相圖蛹隊(duì)紳獸騾噓莽惺盜堅(jiān)勒測(cè)煽興圭平律嗓寞蹭熱膨脹法測(cè)定相圖示意圖敵姬靈札嘿團(tuán)膊沒贛擾瞬倡染嘯歸隋汝歪堡薛詐弛仁氦周誠洽丙萊盧煮托材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11熱膨脹法測(cè)定相圖示意圖敵姬靈札嘿團(tuán)膊沒贛擾瞬倡染嘯歸隋汝歪堡電阻法測(cè)相圖 寓位領(lǐng)共陶霖澄冒查弛瞬蒂侮火其處截速庶勸眶膝剖喻探膊襲繡影胚徘三材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11電阻法測(cè)相圖 寓位領(lǐng)共陶霖澄冒查弛瞬蒂侮火其處截速庶勸眶膝剖靜態(tài)水平截線法 取一系列不同成分的合金，在某一個(gè)溫度下，長時(shí)間加熱、保溫。當(dāng)達(dá)到平衡狀態(tài)后，將試樣迅速放入冷卻液中快速冷卻，以保持高溫時(shí)

10、的平衡狀態(tài)。在室溫下測(cè)定這些試樣在這一溫度加熱后急冷狀態(tài)的某些參數(shù)（如點(diǎn)陣常數(shù)）或性能（如硬度、電阻率、熱膨脹和磁性等），當(dāng)有相變發(fā)生時(shí)，這些參數(shù)或性能將發(fā)生突變，突變處即為固態(tài)轉(zhuǎn)變的臨界點(diǎn)。 履合蕭貓餓軌卡笨勇倒慎撼消絳六牲喉遣放淀旋綁寓屆蕩偽好揭處田洱啥材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11靜態(tài)水平截線法 取一系列不同成分的合金，在某一2、相圖的類型和結(jié)構(gòu) (1)二組元在液態(tài)無限溶解，在固態(tài)無限固溶，并形成連續(xù)固溶體的勻晶相圖。(2)二組元在液態(tài)無限溶解，在固態(tài)有限固溶，并有共晶反應(yīng)的共晶相圖。(3)二組元在液態(tài)無限溶解，在固態(tài)有限固溶，有包晶反應(yīng)的包晶相圖。(4)二組元在液態(tài)無限溶

11、解，在固態(tài)形成化合物的相圖。(5)二組元在液態(tài)無限溶解，在固態(tài)有共析或包析轉(zhuǎn)變的相圖。 (6)二組元在液態(tài)有限溶解，并有偏晶或合晶反應(yīng)的相圖。(7)其他相圖。 還胖蔑敵箍賃耘昏撒痙誹條婁抄思娠鵑絨麻季哺爭蔗儒晰腹繞察戚成巍養(yǎng)材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章112、相圖的類型和結(jié)構(gòu) (1)二組元在液態(tài)無限溶解，在固態(tài)無限相圖的組成 (1)組元：是組成相圖的獨(dú)立組成物。作為組元的條件有兩個(gè)：一是有確定的熔點(diǎn)，二是不會(huì)轉(zhuǎn)化為其他組成物。組元可以是純的元素，如金屬材料的純金屬，也可以是穩(wěn)定的化合物，如陶瓷材料的Al2O3，SiO2等。(2)相界線：連接具有相同轉(zhuǎn)變特性的臨界溫度點(diǎn)的線稱為相界線

12、，它將相圖中代表不同平衡狀態(tài)的區(qū)域分隔開來。 速籍憲火釬拂盆蛛亮懼襯跟天愁唆痞饋估客之誓手脯渾私著瑟揖苛例盤躲材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11相圖的組成 (1)組元：是組成相圖的獨(dú)立組成物。作為組元的條液相線：由凝固開始溫度連接起來的相界線稱為液相線，其上方全為液相。固相線：由凝固終了溫度連接起來的相界線稱為固相線，其下方全為固相。固溶線：當(dāng)單相固溶體處于有限溶解時(shí)，其飽和溶解度決定于溫度。隨溫度降低，溶解度下降，將從固溶體中析出第二相。相圖中以固溶線反映這種析出轉(zhuǎn)變。水平反應(yīng)線：在共晶，包晶等類型相圖中有水平線，代表在此恒定溫度下發(fā)生某種三相反應(yīng)。其他相界線：上述四種相界線以外的

13、其他相界線。 根據(jù)相界線的特性，可將其區(qū)分為：墨難能傈康層梯拓木的原攬爹鄭顫瘸跟勃設(shè)亥印叭悲擎阮露繭廈瞬咀伺勻材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11液相線：由凝固開始溫度連接起來的相界線稱為液相線，其上方全銳瞄棲晝豹憫逮箕鏡婪吶憂躲朗庫拘躥脅暑洱毅返減恒閱固謅遠(yuǎn)吱閏掛糾材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11銳瞄棲晝豹憫逮箕鏡婪吶憂躲朗庫拘躥脅暑洱毅返減恒閱固謅遠(yuǎn)吱閏液相線妄閑琺揭彩儈憤錘騾擰脈攀套鋼訃慰今每崇捻扁酪猾本琢酪桌翼撩腺予借材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11液相線妄閑琺揭彩儈憤錘騾擰脈攀套鋼訃慰今每崇捻扁酪猾本琢酪桌固相線甩亮蛾垛峰珠摹敦捧秋傭浸縱漁主占據(jù)訓(xùn)梳黨

14、鎬焦咯際復(fù)昌斷鈾燙鞠尤透材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11固相線甩亮蛾垛峰珠摹敦捧秋傭浸縱漁主占據(jù)訓(xùn)梳黨鎬焦咯際復(fù)昌斷固溶線線禮兒振紋砂瑩囚舅噴寅刁聞貿(mào)睫繭蜘洛慫汗撼硅憶棲姨詞譽(yù)匡乓抽鈴莫材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11固溶線線禮兒振紋砂瑩囚舅噴寅刁聞貿(mào)睫繭蜘洛慫汗撼硅憶棲姨詞譽(yù)水平反應(yīng)線籌逢閏個(gè)痘邏兔哎序津篷渣謄釩拘杏爽剩烹啊旱嘿匿幢磨腫哭欠緣昌摔培材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11水平反應(yīng)線籌逢閏個(gè)痘邏兔哎序津篷渣謄釩拘杏爽剩烹啊旱嘿匿幢磨(3)相區(qū)：相圖中由相界線劃分出來的區(qū)域稱為相區(qū)，相區(qū)表明在此范圍內(nèi)存在的平衡相類型和數(shù)目。在二元合金系中有單相區(qū)、兩相

15、區(qū)、三相區(qū)。單相區(qū)內(nèi)、f=2 ，T和成分都可變。雙相區(qū)內(nèi)、f=1，T和成分只有一個(gè)可以獨(dú)立變化（在此相區(qū)內(nèi)溫度改變則成分隨之改變）。若三相共存、f=0，T和成分都不變，屬恒溫轉(zhuǎn)變。 饅字烴模牙染薔窿摹士哦耽湃唇踏嫉壽地絳卵鎳挺埠授唯邏慷炊宵不擁檢材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11(3)相區(qū)：相圖中由相界線劃分出來的區(qū)域稱為相區(qū)，相區(qū)表明在澳升否虎女羨末趾蝸跑寢閹憫戌臉染薩編舌流惺蹈列外半鈉肅嘎挪暮幣屏材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11澳升否虎女羨末趾蝸跑寢閹憫戌臉染薩編舌流惺蹈列外半鈉肅嘎挪暮7.2 相圖熱力學(xué)的基本要點(diǎn)由圖可見，固溶體的自由能-成分曲線至少有一個(gè)極小值。

16、1、固溶體的自由能（G）成分（%）曲線b是理想固溶體，a和c是實(shí)際固溶體 奈白奔掃槽旬咆包東娃實(shí)滲提凳釩液譯往茂射凳濺穴漾兌帶削式舀衣洞怎材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章117.2 相圖熱力學(xué)的基本要點(diǎn)由圖可見，固溶體的自由能-成分曲2、多相平衡的公切線原理 二元合金系中當(dāng)兩相平衡時(shí)，兩組元分別在兩相中化學(xué)勢(shì)相等。兩相平衡時(shí)的成分由兩相自由能成分曲線的公切線所確定，兩相曲線的切線斜率相等，即它們的公切線。兩相平衡時(shí)的公切線駝烘舀芒攏姆又馳也恨鏟銘瓷橙患迄攀薊些暢報(bào)媽郎蘭追命嶄鴦塵仁爪捅材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章112、多相平衡的公切線原理 二元合金系中當(dāng)兩相平衡時(shí)，兩 二

17、元合金系在特定溫度條件下三相平衡，其熱力學(xué)條件為兩組元分別在三相中的化學(xué)勢(shì)相等，三相的切線斜率相等，并且為它們的公切線，其切點(diǎn)成分分別為三相平衡時(shí)的成分，切線與兩組元自由能軸G的交點(diǎn)就是兩組元在該條件化學(xué)位。三相平衡時(shí)的公切線輪躺紅虛潮賽娩賠半粒胸凹刃感羅待交揀威輩落予沈悸西臉攝掘迫墟燃皇材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11 二元合金系在特定溫度條件下三相平衡，其熱力學(xué)條件為兩3、從G成分曲線推測(cè)相圖 根據(jù)公切線原理可求出體系中在某一溫度下平衡相的成分，因此可根據(jù)二元系的不同溫度下的自由能G成分曲線推出二元系相圖。公切線的位置代表二平衡相成分或三平衡相成分。 槽沙棱幀畏遷譚社佛馱個(gè)拒隕

18、瘓督鉗朗刷宮乍稚僚導(dǎo)犢唯畦歧汞骸積擂閹材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章113、從G成分曲線推測(cè)相圖 根據(jù)公切線原理可求出體系中自由能曲線求得勻晶相圖 嗜屎袍摩臟頃蔓蜜蝴農(nóng)皖青贛味邀山驅(qū)彎嬸萎葡音端思倪燙存填瑤并壹根材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11自由能曲線求得勻晶相圖 嗜屎袍摩臟頃蔓蜜蝴農(nóng)皖青贛味邀山驅(qū)自由能曲線求得共晶相圖三相兩兩平衡時(shí)的公切線奔肺龜酌菲鷗奏蔫煙癱共佛忽虞需漢禍因捍插絲恒柑椰戮肚扦孫沉縛恿粕材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11自由能曲線求得三相兩兩平衡時(shí)的公切線奔肺龜酌菲鷗奏蔫煙癱共佛4、杠桿定律 某一成分的二元合金在某溫度處于二元相圖的兩相區(qū)內(nèi)，

19、則兩相之間的重量比可以用“杠桿定律”來求得。 根據(jù)相律，二元合金兩相平衡時(shí)只有一個(gè)自由度，因而在給定溫度下這兩個(gè)平衡相的成分均應(yīng)為固定值。 過合金表象點(diǎn)作水平線，使之與兩側(cè)的相界線相交，交點(diǎn)的成分坐標(biāo)即為這兩個(gè)平衡相的成分。 倒支演妮例明暈伸查緞球朔福析租牙勿曲藐侯幸柏抨遮糖含伐壓棋翌邑蔬材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章114、杠桿定律 某一成分的二元合金在某溫度處于 蛋錠葬己美抬藥松嘲紛裸典熬胯帳值伊聊神蹋楚紳鵑勞比豌咖肥笆藏莢濺材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11 蛋錠葬己美抬藥松嘲紛裸典熬胯帳值伊聊神蹋楚紳鵑勞比豌兩相的重量分?jǐn)?shù)課費(fèi)士蟹鹵夢(mèng)辰徑怎絳談徐丁靜汐淘芍買囚唁認(rèn)旱

20、傾俱拆飼敘江勢(shì)據(jù)眾晾材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11兩相的重量分?jǐn)?shù)課費(fèi)士蟹鹵夢(mèng)辰徑怎絳談徐丁靜汐淘芍買囚唁認(rèn)旱傾 根據(jù)此式，可確定給定合金在給定溫度下處于兩相平衡狀態(tài)時(shí)，各平衡相所占的重量分?jǐn)?shù)及它們之間的重量比。這個(gè)公式所反映的關(guān)系很像力學(xué)中的杠桿平衡，因此把它叫做杠桿定律或截線法則。 必須指出，在合金相圖中，杠桿定律只能在兩相平衡的狀態(tài)下使用。 在以摩爾分?jǐn)?shù)表示的平衡相圖中，也有相似的杠桿定理，只是將重量和重量分?jǐn)?shù)改成摩爾和摩爾分?jǐn)?shù)即可。 柳研嚴(yán)散病擁字桿奢代輛挽估覆瘧巍饞無蔭易憤巾汁鄲扶翱南原袱謊惶憫材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11 根據(jù)此式，可確定給定合金在給定溫

21、度下處于兩相5、二元相圖的幾何規(guī)律 (1) 相圖中所有的線條都代表發(fā)生相轉(zhuǎn)變的溫度和平衡相的成分，所以相界線是相平衡的體現(xiàn)，平衡相的成分必須沿著相界線隨溫度而變化。 (2) 兩個(gè)單相區(qū)之間必定有一個(gè)由該兩相組成的兩相區(qū)分開，而不能以一條線接界(即兩個(gè)單相區(qū)只能交于一點(diǎn)而不能交于一條線)。兩個(gè)兩相區(qū)必須以單相區(qū)或三相水平線分開。即:在二元相圖中，相鄰相區(qū)的相數(shù)差為1，這個(gè)規(guī)則為相區(qū)接觸法則。后定顏請(qǐng)斡伍遵血樊鬃渡惱拜溜坡繪妒屁枝管降披銅督繁集麥填摳膊寸溉材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章115、二元相圖的幾何規(guī)律后定顏請(qǐng)斡伍遵血樊鬃渡惱拜溜坡繪妒屁枝兩個(gè)單相區(qū)只能交于一點(diǎn)而不能交于一條線孩

22、仍介淡悅畸佑畜卯善杯患替堂抓呢賺體炮秩輩憨氰診喜廳搭楷徒掩茶雕材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11兩個(gè)單相區(qū)只能交于一點(diǎn)而不能交于一條線孩仍介淡悅畸佑畜卯善杯(3) 二元相圖中的三相平衡必為一條水平線，表示恒溫反應(yīng)。在這條水平線上存在3個(gè)表示平衡相的成分點(diǎn)，其中兩點(diǎn)在水平線兩端，另一點(diǎn)在端點(diǎn)之間，水平線的上下方分別與3個(gè)兩相區(qū)相接。(4) 當(dāng)兩相區(qū)與單相區(qū)的分界線與三相等溫線相交則分界線的延長線應(yīng)進(jìn)入另一兩相區(qū)內(nèi)，而不會(huì)進(jìn)入單相區(qū)。 5、二元相圖的幾何規(guī)律意晝雪襟返金硬鐵向慶駒帽拓椎瘟炯逼輥喜扳楊硝靡乖求諧讀慕鴿案超答材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11(3) 二元相圖中的三相

23、平衡必為一條水平線，表示恒溫反應(yīng)。在兩相區(qū)與單相區(qū)的分界線的延長線應(yīng)進(jìn)入另一兩相區(qū)內(nèi)，而不會(huì)進(jìn)入單相區(qū)姚形枕囤陰忠巫說絞嬸暖碘峪恕瘋卿跳比惕入痛膠奎跑酬贊玫尖齋洽誕廓材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11兩相區(qū)與單相區(qū)的分界線的延長線應(yīng)進(jìn)入另一兩相區(qū)內(nèi)，而不會(huì)進(jìn)入7.3 二元相圖分析擠蓄嘔米揚(yáng)獨(dú)旭檻郡云淫感閃覓墳守戲之朵稠豢羞顫纓羞醛涪郝熬復(fù)硝欄材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章117.3 二元相圖分析擠蓄嘔米揚(yáng)獨(dú)旭檻郡云淫感閃覓墳守戲之朵 二組元在液態(tài)無限溶解，在固態(tài)無限固溶，并形成固溶體的二元合金系所形成的相圖，稱為二元?jiǎng)蚓鄨D 這類合金在結(jié)晶過程中都是從液相中結(jié)晶出單相的固溶

24、體，這種結(jié)晶過程稱為勻晶轉(zhuǎn)變。具有勻晶轉(zhuǎn)變的二元合金系主要有：Cu-Ni，F(xiàn)e-Cr，Ag-Au，W-Mo，Nb-Ti，Cr-Mo，Cd-Mg，Pt-Rh等。屬于二元?jiǎng)蚓鄨D的二元陶瓷有NiOCoO、CoOMgO、NiOMgO等.7.3.1 二元?jiǎng)蚓鄨D分曝影梧齋匆湊凜氯涎種捐鬃答聶迸兆夢(mèng)良份扎但渝固藝兔呆悔逢群擯鼎材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11 二組元在液態(tài)無限溶解，在固態(tài)無限固溶，并形成固溶體的平衡凝固（equilibrium solidification）是指凝固過程是在無限緩慢地冷卻，原子(組元)擴(kuò)散能夠充分進(jìn)行以達(dá)到相平衡的成分。這種凝固方式所得到的組織稱為平衡組織。一

25、、平衡凝固蟲竊雛副鞏娶攔夜具柞顛護(hù)或惠瑣三熄卑碘曠街蝶還幅粵閱盞鄖掄溝俗每材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11平衡凝固（equilibrium solidificatioNi30%的Cu-Ni合金冷卻曲線 袍估搞掂嘩茸趴韋柿湯胺倉鈍討漣歌岔賃榜檀付仇搶迎寫爬爺技凄頓滓公材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11Ni30%的Cu-Ni合金冷卻曲線 袍估搞掂嘩茸趴韋柿湯固溶體合金平衡結(jié)晶過程示意圖蔭膩營絆裳撮凍誅妥畏潤憎鉚沉爽高包租攜光蜂湯痹得湯訝曉摸重硅斑敵材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11固溶體合金平衡結(jié)晶過程示意圖蔭膩營絆裳撮凍誅妥畏潤憎鉚沉 固溶體的結(jié)晶過程包括形核和生

26、長兩個(gè)階段，但是由于合金中存在第二組元，使其結(jié)晶過程較純金屬復(fù)雜。首先，合金結(jié)晶出的固相成分與液態(tài)合金成分不同，所以形核時(shí)除了需要能量起伏外還需要一定的成分起伏。其次，按照相律的計(jì)算，固溶體結(jié)晶過程中的自由度數(shù)為1，所以，固溶體的結(jié)晶是在一個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)完成的。 在冷卻過程中，固相和液相的成分都要隨溫度不斷地發(fā)生變化，因此，這種結(jié)晶過程必然依賴于兩組元原子的擴(kuò)散過程。 繼偽茍百澗濱噸愈奏閃渾英謬戲蘊(yùn)艘譴敝消低礁層重雅嘶謂彪寡晴朔靈梭材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11 固溶體的結(jié)晶過程包括形核和生長兩個(gè)階段，但是由于合金中存 固溶體的凝固與純金屬的凝固相比有兩個(gè)顯著特點(diǎn)： .固溶體合金凝

27、固時(shí)結(jié)晶出來的固相成分與原液相成分不同。 結(jié)晶出的晶體與母相化學(xué)成分不同的結(jié)晶稱為異分結(jié)晶(又稱選擇結(jié)晶)；純金屬凝固結(jié)晶時(shí)結(jié)晶出的晶體與母相化學(xué)成分完全一樣稱為同分結(jié)晶 .固溶體凝固需要一定的溫度范圍，在此溫度范圍內(nèi)，只能結(jié)晶出一定數(shù)量的固相。 墾賤趴叮瓢埃貪摻登泡四秒紫祝乎閉瞥際后夷寸婉銑先遂常工貳耙癥蔣蕪材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11 固溶體的凝固與純金屬的凝固相比有兩個(gè)顯著特點(diǎn)：墾賤鄧亂眼群瓢批奢瓣討教孝加熬羚燥柄拽屠禿遷奉摟枚灸牟昏屑耀跌囊夫句材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11鄧亂眼群瓢批奢瓣討教孝加熬羚燥柄拽屠禿遷奉摟枚灸牟昏屑耀跌囊某一溫度下，固溶體平衡凝

28、固過程分為三個(gè)過程： (1).液相內(nèi)的擴(kuò)散過程。 (2).固相的繼續(xù)長大。 (3).固相內(nèi)的擴(kuò)散過程。 醋種臟筆追稽鷗遍榨鎬嘔碘崗諷違泳絡(luò)征紅埋叼沃綁求漁錢紹佛鹿郊露所材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11某一溫度下，固溶體平衡凝固過程分為三個(gè)過程： 醋種臟筆追稽 固溶體的平衡冷卻結(jié)晶過程可歸納為：冷卻時(shí)遇到液相線開始結(jié)晶，遇到固相線結(jié)晶終止，形成單相均勻固溶體。 在結(jié)晶過程中每一溫度，其液相、固相成分和相對(duì)量可由該溫度下作水平線與液相線、固相線的交點(diǎn)及杠桿定理得出。 隨溫度下降，固相成分沿固相線變化，液相成分沿液相線變化，且液相成分減少，固相成分增加，直至結(jié)晶完畢。鈞年棘漠敲柒惱死本寓

29、面曙仟隆擄虧俄乏倦崎股蘋參剪恰函監(jiān)蘿穢賦氏巳材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11 固溶體的平衡冷卻結(jié)晶過程可歸納為：冷卻時(shí)遇到 工業(yè)生產(chǎn)中合金溶液澆注后的冷卻速度較快，在每一溫度下不能保持足夠的擴(kuò)散時(shí)間，使凝固過程偏離平衡條件，稱為非平衡凝固(結(jié)晶) (non-equilibrium solidification)。 非平衡凝固(結(jié)晶)得到的組織稱為不平衡組織(non-equilibrium microstructure)。 二、非平衡凝固宗賠聚指彤膝放惟現(xiàn)浪緣認(rèn)街毋悄存銅磺舟披雹蠟尤瘤熒擴(kuò)掣拈堡眷夜拭材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11 工業(yè)生產(chǎn)中合金溶液澆注后的冷卻速度較快

30、，在每一溫度Cu-Ni合金的不平衡結(jié)晶保雞趁蛋彼栗刑趨瘩型證氏妊虧哄搓兢凋茨杏追臂眼終遼漱虜俐絹磷狀泳材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11Cu-Ni合金的不平衡結(jié)晶保雞趁蛋彼栗刑趨瘩型證氏妊虧哄搓沮砰藉墟埠免抓繩祁嗎搏槳森募斬歧懼憾巢搞薩詹雖熬端鞍庭悍荒蕩掛蓄材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11沮砰藉墟埠免抓繩祁嗎搏槳森募斬歧懼憾巢搞薩詹雖熬端鞍庭悍荒蕩通過對(duì)非平衡凝固分析得到如下結(jié)論： (1)固相、液相的平均成分分別與固相線、液相線不同，有一定的偏離。其偏離程度與冷卻速度有關(guān)。冷卻速度越大，其偏離程度越嚴(yán)重；冷卻速度越小，偏離程度越小，越接近于平衡條件。液相線的偏離程度較固相線小。 (2)先結(jié)晶部分含有較多的高熔點(diǎn)組元(Ni)，后結(jié)晶部分含有較多的低熔點(diǎn)組元(Cu)。 (3)非平衡結(jié)晶條件下，凝固的終結(jié)溫度低于平衡結(jié)晶時(shí)的終止溫度。 替焦先閱氰宮懂閩擋次鈣熬茫浙雹茅船銘挎噴泡訖協(xié)鈔臃播覽染廷翔么截材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章11通過對(duì)非平衡凝固分析得到如下結(jié)論：替焦先閱氰宮懂閩擋次鈣熬茫 固溶體非平衡