三元合金相图.doc

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1、三元合金相图工业上使用的各种材料大多数是多元合金。多元合金相图的测定比较复杂，所得到的相图也很少，应用较多的多元相图是三元相图。三元合金相图由两个独立的成分变量，再加上温度变量应该用立体图形来表示;由一些空间曲面构成相图。但是实际所用的三元相图主要是它们的各种截面图或投影图。本章除了学习一些典型的立体相图以外，着重进行各种截面图或投影图分析。§3－1三元相图的基本知识一．浓度的表示方法三元合金有两个组元的浓度是可以独立变化的，成分常用三角形中的一个点来表示，称为浓度三角形。三个顶点代表三个纯组元，每个边是一个二

2、元合金系的成分轴。1.等边三角形　　　　　　　在★图9－1浓度三角形中的任意一点（例如Ｏ点）均代表一个三元合金。三个组元的含量按如下规则确定。过0点作A组元对边平行线交于AＣ或AB边于b、e两点，bC％或Be％分别表示合金0中的含A％；同理可以求出含B％和含C％。三元合金0的成分：　　　　　　　　　　　A%＝Cb％=Be％　　B％＝Ac％=Cf%　　C％＝Ba％=Ad%（或1－A%－B％）　　　　　　　　　　　　２．其它三角形　　当三元合金中各组元含量相差较大时，可以采用其它形式的三角形，否则，合金成分点可能非

3、常靠近一边或某一顶点。当某一个组元含量远大于其它二组元时，可以采用直角三角形，例如★图9－２直角三角形ABC。一般把含量最高的组元放在直角位置，两直角边则代表其它两组元的含量。例如01点所代表的三元合金成分　　C％＝Ac1％　　B％＝Ab1%　　A％＝1－A％－B％　　　　当某一个组元含量远小于其它二组元时，可以采用★图9－３等腰三角形。一般把含量最高的组元放在底边位置，两腰则代表其它两组元的含量。例如ｘ点所代表的三元合金成分　　C％＝Ac％　　B％＝Ab%　　A％＝Ba％　　　　　3.成分三角形中两条特殊线浓

4、度三角形中有两条特殊性质的直线　　　　　　（1）过三角形顶点的直线，两个组元浓度之比为定值。如★图9-4b中CE线上的任意一个三元合金含A%/B%为定值。(A%/B%=BE/AE)　　　（2）平行于三角形任意一边的直线，一个组元的浓度为定值。如★图9-4b中ab线上的三元合金含C％为定值。（＝Bb%或Aa％）　　　　　　　　　　　附：★图9-4a利用成分三角形网格标定合金x成分二．自由焓成分曲面及公切面法则　　二元合金的自由焓－成分关系表现为一条平面曲线，三元合金的自由焓－化学成分（两个变量）关系表现为一个空间

5、曲面，最简单情况下为下凹曲面，如★图9-5三元系的自由焓成分曲面。二元合金平衡相成分用公切线法则确定，且在一定温度下只有一条公切线。与此类似，三元合金平衡相成分用公切面的切点来确定，但是在一定温度下两个曲面公切面不止一个。★图9-611公切面法则当公切面沿着两个曲面滚动时，可以得到一系列切点。　同一公切面上两个切点之间的连线（公切线）称为共轭线，这些切点（共轭线端点）的轨迹在浓度三角形内的投影就是单相区与双相区的边界。可以想象在等温面上双相区与单相区之间的边界是一条平面曲线，即在一定温度下组成相的成分不能唯一地

6、确定。　　对于指定成分的合金，在一定温度下只有一个公切面，也即只有一条共轭线。如果能够确定其中一相的成分或者合金的成分，此时各组成相的成分也就唯一地确定。　　三相平衡时，三个曲面的公切面只能有一个。因此在一定温度下三相成分是唯一确定的,★图９-8。其中SP也是一条共轭线，因而三相区的边界是直线，等温截面上三相区是直边三角形。三相区以一条直线（共轭线）与两相区相邻，以相成分点与单相区相邻。三、三元相图的直线法则、重心法则和杠杆定律1．直线法则　　根据以上讨论，如果合金O在T1温度时处于两相平衡，无论在自由焓-成分

7、关系图形还是在浓度三角形中合金成分与两平衡相成分均位于同一共轭线上。而且合金成分位于两平衡相成分之间，如★图9－7所示mon线为共轭线。2．杠杆定律　　在一定温度下，与二元合金相似利用杠杆定律可求出两平衡相的重量百分比。例如图9-7中合金O处于L和α两相平衡状态，两相的相对量　　　L％＝mo/mn×100％,α％＝no/mn×100％3.重心法则　　重心法则是杠杆定律与直线法则的推广。如果合金N在某一温度Ti时处于α、β、γ三相平衡，　且α、β、γ三相的成分分别是D、E、F，三角形DEF为共轭三角形。根据直线法

8、则，β、γ二相混合物的成分应该位于EF线上的一点，而此点应位于N与D的延长线上，β、γ二相混合物的成分为d。利用杠杆定律可求出α相的重量百分比　　α％＝Nd/Dd×100％　　β％＝Ne/Ee×100％　　γ％＝Nf/Ff×100％　　如果合金在某一温度处于三相平衡，合金成分点位于由三个平衡相成分点组成共轭三角形的重心位置。这就是重心法则。　　如★图9－9三元相图重心法则。四、三元合金