第2章.合金的相结构与二元合金相图ppt课件.ppt

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1、第2章合金的相结构与二元合金相图§2.1固态合金中的相结构§2.2二元合金相图的建立§2.3匀晶相图§2.4二元共晶相图§2.3二元包晶相图纯金属的结构：晶体结构类型（fcc,bcc,hcp)＋缺陷状态（点、线、面）合金的结构：由不同的相组成（化学成分、晶体结构）§2.1固态合金中的相结构第二章固态合金中的相结构一、基本概念1.组元：组成材料最基本、独立的物质。可以是元素，也可以是化合物。2.合金：由两种或两种以上的金属、金属与非金属，经熔炼、烧结或其它方法组合而成并具有金属性的物质称合金。3.合金系：给定合金以不同的

2、比例而合成的一系列不同成分合金的总称。如Fe-C，Zn-Al等。第二章固态合金中的相结构4.相：凡成分相同、结构相同并与其它部分有界面分开的物质均匀组成部分，称之为相。5.组织：是观察到的在金属及合金内部组成相的大小、方向、形状、分布及相互结合状态。(a)纯铁单相显微组织(b)Al+Cu两相显微组织第二章固态合金中的相结构在固态材料中，按其晶格结构的基本属性来分，可分为固溶体和中间相两大类。第二章固态合金中的相结构二、固溶体固溶体：合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀的、且结构与组元之一相同的固相称为固溶体。其实质是固

3、态溶液。如：α–Fe+C=F(铁素体)体心六方体心溶剂：保留本身晶体结构的组元为溶剂，在固溶体中含量较多。溶质：解散本身的结构以原子的形式分散到晶格中，在固熔体中含量较少。第二章固态合金中的相结构按溶质原子在溶剂晶格中位置分类固溶体的分类1：置换固溶体：溶质原子代替部分溶剂晶格结点位置。R质/R剂>0.59。Cu－Ni合金间隙固溶体：溶质原子进入溶剂晶格中结点间的空隙位置。R质/R剂<0.59。铁素体(Fe-C)。（一）固溶体的结构与分类第二章固态合金中的相结构置换固溶体间隙固溶体第二章固态合金中的相结构按溶质原子在溶剂

4、中的溶解度分类无限型固溶体：溶质和溶剂两种晶体可以按任意比例无限制地相互固溶。有限型固溶体：溶质只能以一定的溶解限量溶入到溶剂中。例:Cu_Ni无限互溶；Cu_Zn溶解度有限；Cu_Pb几乎不溶。固溶体的分类2：第二章固态合金中的相结构形成无限固溶体的原子置换示意图ABB%只有置换固熔体才能形成无限固熔体，对于间隙固溶体，只能形成有限固溶体。第二章固态合金中的相结构按溶质原子在溶剂中的排列分类固溶体的分类3：无序固溶体：溶质原子呈无序排列。有序固溶体（超结构）：溶质原子排列有一定的规律性。有序无序有序变化：导致合金硬度、

5、脆性增加，塑性、电阻率下降。升温缓冷第二章固态合金中的相结构完全无序部分有序完全有序偏聚第二章固态合金中的相结构（二）溶质元素在固溶体中的溶解度质量分数摩尔百分数第二章固态合金中的相结构Cu-Ni无限固溶体Cu-Zn有限固溶体固溶体化合物1、尺寸因素:对于置换固溶体，溶质、溶剂原子间的尺寸相差越小，溶解度越大。对于间隙固溶体，溶质原子越小，溶解度越大。置换固溶体引起正、负畸变间隙固溶体引起正畸变2、电负性因素:电负性相差越大，越不利于形成固溶体。（三）影响固溶体结构和溶解度的因素第二章固态合金中的相结构3、电子含量因素（

6、原子价因素）:电子含量：各组成元素的价电子数的总和与原子数的比值。如溶质的摩尔分数为％，则电子含量表示为：4、晶体结构因素：晶格类型相同的置换固溶体，才有可能形成无限固溶体一定形式的固溶体，能稳定地存在于一定的电子含量范围内。一价金属溶剂，bcc电子极限含量1.36fcc电子极限含量1.48第二章固态合金中的相结构固溶体性能特点：1.当溶剂含量极少时，固溶体与溶剂的特性相似；2.随着溶质%的↑强度、硬度，而塑性、韧性；电阻率上升,导电率下降,磁矫顽力增大。390MPa70HBS50%。纯铜σb220MPa,硬度40

7、HBS,断面收缩率ψ70%。加入1%镍（四）固溶体性能特点第二章固态合金中的相结构固溶强化定义：通过溶入某种溶质原子形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象，称为固溶强化。本质:溶质原子溶入晶格畸变位错滑移阻力金属塑性变形困难强度、硬度第二章固态合金中的相结构两组元间的相对尺寸差、电子含量及电负性差都有一定溶限，溶质原子含量超过此溶限形成的一种新相。具有一定金属特性，亦称为金属间化合物。中间相的结构不同于此相中的任一组元。金属化合物具有一般仍具有一定的金属特性。较高的熔点、硬度和脆性，有些还具有特殊的物理、化

8、学性能。并可用AmBn表示其组成。正常价化合物、电子化和物、尺寸因素化合物三、中间相第二章固态合金中的相结构1.正常价化合物—电负性差别较大，符合化合的原子价规律:Mg2Si、SiC2.电子化合物—符合电子浓度规律。如Cu3Sn。电子浓度为价电子数与原子数的比值。Al-Mg-Si合金中的Mg2SiPb基轴承合金中的电