杠杆定律 匀晶相图.ppt

材料科学基础 秦文静qqE-mail：wjqin@tjut.edu.cn 上节回顾 概念 相 组元 相平衡 自由度 临界点 应用 相律 f=c-p+n 二元相图 相图的建立 相图中重要的线 相图中重要的区域 杠杆定律 从相图中得到的信息 材料发生相变的温度和相变的类型 得到某一温度下两相的成分 得到某一温度下两相的相对含量 杠杆定律 杠杆定律 杠杆定律的适用范围： 只适用于相图中的两相区 只能在平衡状态下使用 支点为合金的成分点，两个端点为给定温度时两相的成分 匀晶相图 匀晶相图 匀晶相图：两组元在液态和固态都能无限相互溶解的二元合金系相图。 匀晶转变：由液相直接结晶出单相固溶体的过程。（一般用L→α表示 ） 二元匀晶相图： Cu-Ni、Au-Ag、Au-Pt、Fe-Cr、Cr-Mo、Fe-Ni、Gd-Mg、Mo-W…… NiO-CoO、CoO-MgO、NiO-MgO…… 匀晶相图 二元匀晶相图——Cu-Ni相图 匀晶相图 平衡结晶过程 匀晶相图 结晶特点 由形核和长大来完成结晶过程。 凝固在一温度范围内进行（实际需要一定的过冷度） 。 凝固过程中液体和固体的成分在不断变化。温度不断下将时，固体量不断增加；温度不变，液固数量维持平衡不变。 匀晶相图 扩散（平衡凝固） 先凝固出的固相中含Ni%量最高，由里向外向液相中扩散，Ni扩散方向（α1→α2→L2 ）。 固相外层的液相中 含Cu%量最高,由外向 里向α1中扩散，Cu扩 散方向 （L2→α2→α1）。 匀晶相图 有极值的匀晶相图 匀晶相图 有晶型转变的匀晶相图 共晶相图 共晶相图 共晶转变（共晶反应）：由一个液相同时结晶出两个不同固相的过程。 共晶组织或共晶体：共晶转变的产物（两个固相的混合物） 二元共晶相图：当两组元在液态能无限互溶，在固态不互溶或只能有限互溶，并发生共晶转变，形成共晶组织的相图。 Pb-Sn，Pb-Sb，Cu-Ag，Al-Si Al2O3-ZrO2 共晶相图 简单共晶相图 共晶相图 固溶线 共晶相图 共晶反应 一个液相同时析出两种固相的反应，称为共晶反应 根据相律，三相平衡时有 f = c - p + 1 = 2 - 3 + 1 = 0 三个平衡相的成分及反应温度都是确定的，在冷却曲线中出现一个平台。 共晶相图 专有名词 共晶相图 相图的分析——Pb-Sn合金 相成分 L α β α+β L+α L+β L+α+β 共晶相图 相图的分析——Pb-Sn合金 相线 ad bd ac be cf eg cde 共晶相图 相图的分析——Pb-Sn合金 成分点 ω(Sn) c: 19% d: 61.9% e: 97.5% 合金分类 合金Ⅰ的冷却曲线及结晶过程 共晶相图 合金Ⅰ的平衡结晶的显微组织 组织特征： 黑色α基体分 布着白色细小 的β相。 共晶相图 合金Ⅱ的冷却曲线及结晶过程 共晶成分 共晶相图 合金Ⅱ的平衡结晶的显微组织 共晶合金 组织特征： α和β呈层 片状交替分 布，其中黑 色为α，白 色为β。 共晶相图 合金Ⅲ的冷却曲线及结晶过程 共晶相图 合金Ⅲ的平衡结晶的显微组织 亚共晶合金 组织特征： 暗黑色树枝状是初 晶α，其中白色颗 粒为βⅡ ，黑白相 间分布的是共晶组 织（α+β）。 共晶相图 合金Ⅳ的冷却曲线及结晶过程 共晶相图 合金Ⅳ的平衡结晶的显微组织 过共晶合金 组织特征： 白色树枝状 初晶βⅡ，其 中颗粒为α， 黑白相间分布 的是共晶组织 （α+β）。 共晶相图 共晶相图 共晶相图 平衡结晶的显微组织 共晶相图 共晶相图 在显微下观察都能清晰的 区分开，它们有其各自的 形态、数量、分布，是组 成显微组织的独立部分。 如初晶α、β（树枝状）， 二次相αⅡ、βⅡ（颗 粒状），共晶组织(α+β) （黑白相间分布） 组织组成物 从相的角度看，初晶α、 β，二次相αⅡ、βⅡ， 共晶组织(α+β），都是 由α相和β相两个相组成， 所以将α相和β相称为合 金的相组成物。如初晶α 和二次相αⅡ的结构、成 分均相同，所不同的只是 形态、分布及大小。 相组成物 * 杠杆定律 2 匀晶相图 3 共晶相图 4 上节回顾 1 液相区 固相区 A B TA TB L α L+α 液相线 固相线 两相共存区 A B TA TB L α L+α c A B 50% TA TB t/℃ L α 液相的含量 固相的含量 液相中A组元的含量 固相中A组元的含量 相的相对含量 相的成分 液相中B组元的含量 固相中B组元的含量 杠杆规则 A B Co CL Cα TA TB T1