第4章 二元相图ppt课件.ppt

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1、第五章二元相图根据相图可确定不同成分的材料在不同温度下组成相的种类、各相的相对量、成分及温度变化时可能发生的变化。仅在热力学平衡条件下成立，不能确定结构、分布状态和具体形貌。1第一节相图的基本知识1相律（1）相律：热力学平衡条件下，系统的组元数、相数和自由度数之间的关系。（2）表达式：f=c-p+2;压力一定时，f=c-p+1。（3）应用可确定系统中可能存在的最多平衡相数。如单元系2个，二元系3个。可以解释纯金属与二元合金的结晶差别。纯金属结晶恒温进行，二元合金变温进行。2第一节相图的基本知识2相图的表示与建立（1）状态与成

2、分表示法状态表示：温度－成分坐标系。坐标系中的点－表象点。成分表示：质量分数或摩尔分数。3第一节相图的基本知识2相图的表示与建立（2）相图的建立方法：实验法和计算法。过程：配制合金－测冷却曲线－确定转变温度－填入坐标－绘出曲线。相图结构(匀晶)：两点、两线、三区。4第一节相图的基本知识3杠杆定律-相含量的计算工具（1）平衡相成分的确定（根据相律，若温度一定，则自由度为0，平衡相成分随之确定。）（2）数值确定：直接测量计算或投影到成分轴测量计算。（3）注意：只适用于两相区；三点(支点和端点)要选准。5第二节二元匀晶相图1匀晶相

3、同及其分析（1）匀晶转变：由液相直接结晶出单相固溶体的转变。（2）匀晶相图：具有匀晶转变特征的相图。(两组元在液态和固态都无限互溶)（3）相图分析两点：纯组元的熔点；两线：L,S相线；三区：L,α,L+α。6第二节二元匀晶相图2固溶体合金的平衡结晶（1）平衡结晶：每个时刻都能达到平衡的结晶过程。（2）平衡结晶过程分析①冷却曲线：温度－时间曲线；©2003Brooks/Cole,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderl

4、icense.7第二节二元匀晶相图2固溶体合金的平衡结晶②相（组织）与相变（各温区相的类型、相变反应式，杠杆定律应用。）；③组织示意图；④成分均匀化：每时刻结晶出的固溶体的成分不同。©2003Brooks/Cole,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.2h8第二节二元匀晶相图2固溶体合金的平衡结晶（3）与纯金属结晶的比较①相同点：基本过程：形核－长大；热力学条件：⊿T>0；能量条件：能量起伏；结构条

5、件：结构起伏。②不同点：合金在一个温度范围内结晶（可能性：相律分析；必要性：成分均匀化。）合金结晶是选分结晶：需成分起伏。9第二节二元匀晶相图3固溶体的不平衡结晶（1）原因:冷速快(假设液相成分均匀、固相成分不均匀)。（2）结晶过程特点：固相成分按平均成分线变化（但每一时刻符合相图）；结晶的温度范围增大；组织多为树枝状。10第二节二元匀晶相图3固溶体的不平衡结晶©2003Brooks/Cole,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedher

6、einunderlicense.11第二节二元匀晶相图3固溶体的不平衡结晶（3）成分偏析：晶内偏析：一个晶粒内部化学成分不均匀现象。枝晶偏析：树枝晶的枝干和枝间化学成分不均匀的现象。（消除：扩散退火，在低于固相线温度长时间保温。）12第二节二元匀晶相图4稳态凝固时的溶质分布（1）稳态凝固：从液固界面输出溶质速度等于溶质从边界层扩散出去速度的凝固过程。（2）平衡分配系数：在一定温度下，固、液两平衡相中溶质浓度的比值。k0=Cs/Cl13第二节二元匀晶相图4稳态凝固时的溶质分布(3)溶质分布冷却速度无限慢→有扩散和对流→液、固相

7、内溶质完全混合（平衡凝固）－a;冷却速度非常慢→有扩散和对流→固相不混合、液相完全混合－b;冷却速度很大→仅有扩散→固相不混合、液相完全不混合－c；冷却速度一般→部分扩散和对流→固相不混合、液相部分混合－d。14第二节二元匀晶相图4稳态凝固时的溶质分布(4)区域熔炼（上述溶质分布规律的应用）15第二节二元匀晶相图5成分过冷及其对晶体生长形态的影响（1）成分过冷：由成分变化与实际温度分布共同决定的过冷。（2）形成：界面溶质浓度从高到低→液相线温度从低到高。（图示：溶质分布曲线→匀晶相图→液相线温度分布曲线→实际温度分布曲线→成

8、分过冷区。）16第二节二元匀晶相图5成分过冷及其对晶体生长形态的影响（3）成分过冷形成的条件和影响因素条件：G/R