冶金原理..ppt

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1、u课前复习：课前复习：u课前知识准备：课前知识准备：相律内容；相律内容；二元相图构成、类型；二元相图构成、类型；二元相图冷却过程分析二元相图冷却过程分析相的含义；相的含义；相的含义；相的含义；相图含义相图含义相图含义相图含义3.2 3.2 三元系相图三元系相图3.2.1 3.2.1 3.2.1 3.2.1 三元相图表示方法（了解）三元相图表示方法（了解）三元相图表示方法（了解）三元相图表示方法（了解）3.2.2 3.2.2 3.2.2 3.2.2 浓度三角形（熟悉掌握）浓度三角形（熟悉掌握）浓度三角形（熟悉掌握）浓度三角形（熟悉掌握）1 1 1 12 2 2 23.2.3 3.2.3 3.2.

2、3 3.2.3 三元系相图构成三元系相图构成三元系相图构成三元系相图构成3 3 3 3u本次课教学大纲与要求：本次课教学大纲与要求：3.3.4 3.3.4 3.3.4 3.3.4 三元系相图的基本类型三元系相图的基本类型三元系相图的基本类型三元系相图的基本类型 4 4 4 43.2.1 三元相图表示方法三元相图表示方法 影响三元凝聚体系物系平衡的影响三元凝聚体系物系平衡的影响三元凝聚体系物系平衡的影响三元凝聚体系物系平衡的“热力学参数热力学参数热力学参数热力学参数”有三个有三个有三个有三个参参参参数可独立发生改变，即为：数可独立发生改变，即为：数可独立发生改变，即为：数可独立发生改变，即为：温

3、度及三个组分中的任意两温度及三个组分中的任意两温度及三个组分中的任意两温度及三个组分中的任意两个组分浓度。其中可用来描述三个组分中的两个组分浓个组分浓度。其中可用来描述三个组分中的两个组分浓个组分浓度。其中可用来描述三个组分中的两个组分浓个组分浓度。其中可用来描述三个组分中的两个组分浓度任意发生改变，同时又能满足三个组分质量百分浓度度任意发生改变，同时又能满足三个组分质量百分浓度度任意发生改变，同时又能满足三个组分质量百分浓度度任意发生改变，同时又能满足三个组分质量百分浓度和为和为和为和为100%100%的图形，只有等边三角形，即浓度三角形。的图形，只有等边三角形，即浓度三角形。的图形，只有等

4、边三角形，即浓度三角形。的图形，只有等边三角形，即浓度三角形。采用三维空间表示，即以采用三维空间表示，即以等边三角形等边三角形等边三角形等边三角形表示三个组分表示三个组分浓度的变化，以垂直坐标轴表示温度的三维空间。浓度的变化，以垂直坐标轴表示温度的三维空间。1三元相图表示方法：三元相图表示方法：三元系立体相图三元系立体相图三元系立体相图三元系立体相图3.2.2 3.2.2 浓度三角形浓度三角形 图中点、线意义图中点、线意义图中点、线意义图中点、线意义 三三条条边边：分分别别等等分分为为100100份份，每每一一份份表表示示1%1%质质量量百分浓度，同时每一条边表示一个二元系。百分浓度，同时每一

5、条边表示一个二元系。三顶点三顶点A A、B B、C C：表示纯组分表示纯组分A A、B B、C C。三角形内的点（可称为物系点）：含有三组分，三角形内的点（可称为物系点）：含有三组分，即三角形内的物系点中包括有三个组分。即三角形内的物系点中包括有三个组分。浓度三角形内物系点浓度的读取方法浓度三角形内物系点浓度的读取方法浓度三角形内物系点浓度的读取方法浓度三角形内物系点浓度的读取方法 （1 1）平行线法）平行线法（2）垂直线法）垂直线法2过过O作作BC、CA、AB边的平行线边的平行线a a、b b、c c。A=Ca=Ba=a；B=Cb=Ab=b，C=Bc=Ac=c(1)(1)平行线法平行线法平行

6、线法平行线法过过O作作BC、CA、AB边的垂线，长度为边的垂线，长度为a、b、c(2)(2)垂直线法垂直线法浓度三角形的基本规则浓度三角形的基本规则 等含量规则：等含量规则：浓度三角形内，平行于一边的直线上，各物系点所浓度三角形内，平行于一边的直线上，各物系点所浓度三角形内，平行于一边的直线上，各物系点所浓度三角形内，平行于一边的直线上，各物系点所含对应顶角组分的浓度含对应顶角组分的浓度含对应顶角组分的浓度含对应顶角组分的浓度相同相同相同相同。O1O2O3O4(A)(A)O1O1=(A)(A)O2 O2=(A)(A)O3O3=(A)(A)O4O4等比例规则：等比例规则：浓度三角形内任一浓度三角

7、形内任一浓度三角形内任一浓度三角形内任一顶角顶角顶角顶角与与与与对边上点的连线对边上点的连线对边上点的连线对边上点的连线上的各物上的各物上的各物上的各物系点中，所含的另两顶角组分的浓度比相同。系点中，所含的另两顶角组分的浓度比相同。系点中，所含的另两顶角组分的浓度比相同。系点中，所含的另两顶角组分的浓度比相同。背向规则：背向规则：背向规则：背向规则：下图浓度三角形内，若一液相物系下图浓度三角形内，若一液相物系下图浓度三角形内，若一液相物系下图浓度三角形内，若一液相物系P P P P点降到其初点降到其初点降到其初点降到其初晶温度时开始从液相中析出晶温度时开始从液相中析出晶温度时开始从液相中析出晶

8、温度时开始从液相中析出固体固体固体固体A A A A，则剩余，则剩余，则剩余，则剩余液液液液相相相相的成分变化朝的成分变化朝的成分变化朝的成分变化朝APAPAPAP的延长线方向移动，而剩余液的延长线方向移动，而剩余液的延长线方向移动，而剩余液的延长线方向移动，而剩余液相中的其他两组分相中的其他两组分相中的其他两组分相中的其他两组分 B B B B、C C C C浓度比将浓度比将浓度比将浓度比将保持不变保持不变保持不变保持不变。直线规则（或杠杆规则）直线规则（或杠杆规则）原物系点原物系点原物系点原物系点MM、N N重量分别为重量分别为重量分别为重量分别为mm，n n，混合后形成，混合后形成，混合

9、后形成，混合后形成新物系点新物系点新物系点新物系点P P重量为重量为重量为重量为w w，则：，则：，则：，则：P P必位于必位于必位于必位于MM，N N连线上，连线上，连线上，连线上，且有：且有：且有：且有：重心规则重心规则原物系点原物系点原物系点原物系点MM，N N，QQ的重量分别为的重量分别为的重量分别为的重量分别为WWMM、WWN N W WOO ，混合后形成新物系点，混合后形成新物系点，混合后形成新物系点，混合后形成新物系点P P，则，则，则，则P P必位于连线三角必位于连线三角必位于连线三角必位于连线三角形形形形MN QMN Q的重心上，其关系式为的重心上，其关系式为的重心上，其关系

10、式为的重心上，其关系式为3.2.3 3.2.3 三元系三元系相图构成相图构成底底底底面面面面三三三三角角角角形形形形为为为为浓浓浓浓度度度度三三三三角角角角形形形形。三三三三条条条条边边边边刻度表示三组分的浓度。刻度表示三组分的浓度。刻度表示三组分的浓度。刻度表示三组分的浓度。3 3）初晶面（液相面）初晶面（液相面）（1 1 1 1）立体三元系相图构成）立体三元系相图构成）立体三元系相图构成）立体三元系相图构成1 1）浓度三角形）浓度三角形2 2）温度坐标线）温度坐标线竖立的直线为温度坐标线。竖立的直线为温度坐标线。竖立的直线为温度坐标线。竖立的直线为温度坐标线。组分从组分从组分从组分从液相开

11、始析出固相的面液相开始析出固相的面液相开始析出固相的面液相开始析出固相的面，称为初晶面。，称为初晶面。，称为初晶面。，称为初晶面。其上固液两相共存，平衡反应：其上固液两相共存，平衡反应：其上固液两相共存，平衡反应：其上固液两相共存，平衡反应：L=SL=SL=SL=S1 1 1 1。无无无无变变变变点点点点：三三三三条条条条界界界界线线线线的的的的交交交交点点点点，三三三三元元元元共共共共熔熔熔熔点点点点：L L=S=S1 1+S+S2 2+S+S3 3；三元转熔点：；三元转熔点：；三元转熔点：；三元转熔点：L+SL+S1 1=S=S2 2+S+S3 35 5）无变点（包括三元共熔点、三元转熔点

12、）无变点（包括三元共熔点、三元转熔点）两两两两液液液液相相相相面面面面相相相相交交交交的的的的线线线线。二二二二元元元元共共共共熔熔熔熔线线线线：两两两两个个个个固固固固相相相相组组组组分分分分同同同同时时时时从从从从液液液液相相相相结结结结晶晶晶晶析析析析出出出出的的的的线线线线，(L=S(L=S(L=S(L=S1 1 1 1+S+S+S+S2 2 2 2)；二二二二元元元元转转转转熔熔熔熔线线线线：一一一一个个个个液相吸收一个固相转变成一个新的固体液相吸收一个固相转变成一个新的固体液相吸收一个固相转变成一个新的固体液相吸收一个固相转变成一个新的固体(L+S(L+S(L+S(L+S1 1 1

13、 1=S=S=S=S2 2 2 2)。4 4）界线或）界线或相界线相界线（分为二元共熔线、二元转熔线）（分为二元共熔线、二元转熔线）6 6）固相面、固相区间、结晶空间）固相面、固相区间、结晶空间在三个液相面上部的空间为熔体的单相区。在三个液相面上部的空间为熔体的单相区。通通过过无无变变点点E E且且平平行行于于底底面面浓浓度度三三角角形形的的平平面面称称为固相面。为固相面。在固相面以下的空间称为固相区。在固相面以下的空间称为固相区。在在液液相相面面与与固固相相面面之之间间的的空空间间为为液液相相与与固固相相平平衡衡区存的区域，称为结晶空间。区存的区域，称为结晶空间。（2 2）三元系相图平面投影

14、图）三元系相图平面投影图）三元系相图平面投影图）三元系相图平面投影图（具有简单三元共晶体的平面投影相图（具有简单三元共晶体的平面投影相图（具有简单三元共晶体的平面投影相图（具有简单三元共晶体的平面投影相图 ）（3 3）平面三元系相图构成）平面三元系相图构成）平面三元系相图构成）平面三元系相图构成等温面截液相面的交线在浓度三角形中的投影线等温面截液相面的交线在浓度三角形中的投影线等温面截液相面的交线在浓度三角形中的投影线等温面截液相面的交线在浓度三角形中的投影线。（如（如t1、t2线）（线）（注：沿注：沿注：沿注：沿t t1 1至至至至t t2 2方向温度不断降低；界方向温度不断降低；界方向温度

15、不断降低；界方向温度不断降低；界线上箭头指向表示温度降低走向线上箭头指向表示温度降低走向线上箭头指向表示温度降低走向线上箭头指向表示温度降低走向）2）等温线（液相线）等温线（液相线）1）浓度三角形）浓度三角形三元系立体相图中界线的投影线，如三元系立体相图中界线的投影线，如EE1、EE2、EE3线。界线性质确定方法：线。界线性质确定方法：“切线规则切线规则”。3）界线）界线6）连接线）连接线连接与界线上的液相平衡的两个固连接与界线上的液相平衡的两个固连接与界线上的液相平衡的两个固连接与界线上的液相平衡的两个固相组成点的直线。（如：相组成点的直线。（如：相组成点的直线。（如：相组成点的直线。（如：

16、ABAB线）线）线）线）三元系立体相图中无变点的投影点。三元系立体相图中无变点的投影点。三元系立体相图中无变点的投影点。三元系立体相图中无变点的投影点。（E E E E点）点）点）点）无变点的性质确定：无变点的性质确定：无变点的性质确定：无变点的性质确定：“三界线确定法三界线确定法三界线确定法三界线确定法”。4 4）无变点）无变点：三元系立体相图中液晶面的投影。（如三元系立体相图中液晶面的投影。（如A A区）区）5）初晶区）初晶区(1)(1)简单低共熔型三元系相图简单低共熔型三元系相图3.3.4 3.3.4 三元系相图的基本类型三元系相图的基本类型 2简单低共熔型三元系相图构成简单低共熔型三元

17、系相图构成三个组分三个组分三个组分三个组分A A、B B、C C的初晶面的初晶面的初晶面的初晶面液相面上相平衡反应：液相面上相平衡反应：液相面上相平衡反应：液相面上相平衡反应：L=AL=A、L=BL=B、L=CL=Ce e1 1E(L=A+BE(L=A+B）；）；）；）；e e2 2E(L=A+C)E(L=A+C)；e e3 3E(L=B+C)E(L=B+C)三个二元共晶点：三个二元共晶点：三个二元共晶点：三个二元共晶点：E E1 1、E E2 2、E E3 3，对应相平衡反应：，对应相平衡反应：，对应相平衡反应：，对应相平衡反应：L LE1E1=A+B=A+B、L LE2E2=B+C=B+C

18、、L LE3E3=A+C=A+C。液相面液相面液相面液相面界线界线界线界线E E（三元低共熔点（三元低共熔点（三元低共熔点（三元低共熔点 ）相平衡反应：相平衡反应：相平衡反应：相平衡反应：L LE E=A+B+C=A+B+C无变点无变点无变点无变点浓度三角形浓度三角形浓度三角形浓度三角形等温线等温线等温线等温线又称为稳定化合物、同分熔化化合物，指又称为稳定化合物、同分熔化化合物，指又称为稳定化合物、同分熔化化合物，指又称为稳定化合物、同分熔化化合物，指熔化时其组成与固相时组成一样，熔化前熔化时其组成与固相时组成一样，熔化前熔化时其组成与固相时组成一样，熔化前熔化时其组成与固相时组成一样，熔化前

19、不发生任何的分解。不发生任何的分解。不发生任何的分解。不发生任何的分解。(2)(2)(2)(2)生成一致熔融化合物三元系相图生成一致熔融化合物三元系相图生成一致熔融化合物三元系相图生成一致熔融化合物三元系相图1 1）一致熔融化合物含义及在相图中的表现特点）一致熔融化合物含义及在相图中的表现特点一致熔融化合物：一致熔融化合物：一致熔融化合物：一致熔融化合物：一致化合物组成点在其结晶区内。一致化合物组成点在其结晶区内。一致化合物组成点在其结晶区内。一致化合物组成点在其结晶区内。一致熔融化合物在相图中表现特点：一致熔融化合物在相图中表现特点：一致熔融化合物在相图中表现特点：一致熔融化合物在相图中表现

20、特点：2 2 2 2）生成一个一致熔融化合物的相图）生成一个一致熔融化合物的相图）生成一个一致熔融化合物的相图）生成一个一致熔融化合物的相图生成一个一致熔融化合物相图的主要构成生成一个一致熔融化合物相图的主要构成生成一个一致熔融化合物相图的主要构成生成一个一致熔融化合物相图的主要构成A A A A、B B B B、C C C C、D D D D四个组元的初晶面。四个组元的初晶面。四个组元的初晶面。四个组元的初晶面。液相面：液相面：六条二元共晶线：六条二元共晶线：六条二元共晶线：六条二元共晶线：e e1 1E E1 1(L=D+C(L=D+C）、）、）、）、e e2 2E E1 1(L=B+C)

21、(L=B+C)；e e3 3E E1 1(L=B+D)(L=B+D)、e e3 3E E2 2(L=B+D(L=B+D）、）、）、）、e e4 4E E2 2(L=A+D)(L=A+D)；e e5 5E E2 2(L=A+B)(L=A+B)、界线：界线：5 5个二元共晶点：个二元共晶点：个二元共晶点：个二元共晶点：e e1 1、e e2 2、e e3 3 、e e4 4、e e5 5，相平衡相平衡相平衡相平衡反应：反应：反应：反应：LeLe1 1=D+C,Le=D+C,Le2 2=B+C,Le=B+C,Le3 3=B+D,=B+D,LeLe4 4=A+D,Le=A+D,Le5 5=A+B=A+

22、B。其中其中其中其中 ，e e3 3又可称为又可称为又可称为又可称为鞍心点。鞍心点。鞍心点。鞍心点。注：注：注：注：鞍心点处是界线上温度最高处。鞍心点处是界线上温度最高处。鞍心点处是界线上温度最高处。鞍心点处是界线上温度最高处。2 2个三元共晶点个三元共晶点个三元共晶点个三元共晶点E E1 1、E E2 2。相平衡反应：相平衡反应：相平衡反应：相平衡反应：L LE1E1=B+C+D=B+C+D、L LE2E2=A+C+D=A+C+D。无变点：无变点：无变点：无变点：3 3）生成两个二元一致熔融化合物的相图）生成两个二元一致熔融化合物的相图生成两个二元一致熔融化合物的相图主要构成：生成两个二元一

23、致熔融化合物的相图主要构成：液相面：液相面：液相面：液相面：A A、B B、C C、D D、F F五个组元的初晶面。五个组元的初晶面。五个组元的初晶面。五个组元的初晶面。界线线：界线线：界线线：界线线：九条二元共晶线。九条二元共晶线。九条二元共晶线。九条二元共晶线。无变点：无变点：无变点：无变点：三个三元共熔点三个三元共熔点三个三元共熔点三个三元共熔点E E1 1、E E2 2、E E3 3。两个鞍心点两个鞍心点两个鞍心点两个鞍心点：mm1 1、mm2 2。4 4 4 4）生成一个三元一致熔融化合物的相图）生成一个三元一致熔融化合物的相图）生成一个三元一致熔融化合物的相图）生成一个三元一致熔融

24、化合物的相图生成一个三元一致熔融化合物的相图主要构成生成一个三元一致熔融化合物的相图主要构成液相面：液相面：液相面：液相面：A A、B B、C C、D D四个组元的初晶面。四个组元的初晶面。四个组元的初晶面。四个组元的初晶面。界线界线界线界线：九条二元共熔线。九条二元共熔线。九条二元共熔线。九条二元共熔线。无变点：无变点：无变点：无变点：三个三元共熔点三个三元共熔点三个三元共熔点三个三元共熔点E E1 1、E E2 2、E E3 3三个鞍心点：三个鞍心点：三个鞍心点：三个鞍心点：mm1 1、mm2 2、mm3 3。（3 3）生成不一致熔融化合物的三元系相图）生成不一致熔融化合物的三元系相图）生

25、成不一致熔融化合物的三元系相图）生成不一致熔融化合物的三元系相图又称为不稳定化合物、异分熔化化合物，又称为不稳定化合物、异分熔化化合物，又称为不稳定化合物、异分熔化化合物，又称为不稳定化合物、异分熔化化合物，它是指熔化时其组成与固相时组成一样，它是指熔化时其组成与固相时组成一样，它是指熔化时其组成与固相时组成一样，它是指熔化时其组成与固相时组成一样，熔化前不发生任何的分解。熔化前不发生任何的分解。熔化前不发生任何的分解。熔化前不发生任何的分解。1 1）不一致化合物含义及特点）不一致化合物含义及特点不一致化合物的组成点不在其初晶区内不一致化合物的组成点不在其初晶区内不一致化合物的组成点不在其初晶

26、区内不一致化合物的组成点不在其初晶区内。特点之一特点之一特点之一特点之一含义含义含义含义：2 2）生成一个二元不一致熔融化合物相图）生成一个二元不一致熔融化合物相图）生成一个二元不一致熔融化合物相图）生成一个二元不一致熔融化合物相图A、B、C、D四个组元的初晶面。四个组元的初晶面。3 3）生成一个二元不一致熔融化合物相图主要组成）生成一个二元不一致熔融化合物相图主要组成）生成一个二元不一致熔融化合物相图主要组成）生成一个二元不一致熔融化合物相图主要组成液相面：液相面：e1E：二元共熔线：二元共熔线（LA+D）；）；e2P：二元共熔线：二元共熔线（LB+C）；）；e3E：二元共熔线：二元共熔线（

27、LA+C）；）；P P：二元转熔线（包晶线）：二元转熔线（包晶线）（L+BD）；）；PE：二元共熔线（二元共熔线（LC+D）界线：界线：三元共熔点三元共熔点E：LE=A+C+D 三元转熔点（包晶点）三元转熔点（包晶点）P：LP+B=C+D 无变点：无变点：4 4 4 4）生成一个三元不一致熔融化合物的相图）生成一个三元不一致熔融化合物的相图）生成一个三元不一致熔融化合物的相图）生成一个三元不一致熔融化合物的相图5 5 5 5）生成一个三元不一致熔融化合物的相图主要构成）生成一个三元不一致熔融化合物的相图主要构成）生成一个三元不一致熔融化合物的相图主要构成）生成一个三元不一致熔融化合物的相图主要

28、构成A、B、C、D四个初晶面；四个初晶面；D组成点不在其初晶区内组成点不在其初晶区内e1E1：二元共熔线：二元共熔线 LB+A；e2E2：二元共熔线：二元共熔线 L C+A；e3P：二元共熔线：二元共熔线 LB+C；E1t1：二元共熔线：二元共熔线 LB+D;E1m：二元共熔线：二元共熔线 LC+D；m2t1：二元转：二元转熔线熔线 L+BD；m2p:二元转熔线二元转熔线L+BD液相面液相面界线界线三元共熔点三元共熔点E1：LE1=B+A+D；三元共熔点；三元共熔点E2：LE2=A+C+D；三元转熔点（包晶点）；三元转熔点（包晶点）P：LP+B=C+D 无变点：无变点：作业与思考题：作业与思考题：1 1 1 1、浓度三角形内物系点的组元浓度读取方法有、浓度三角形内物系点的组元浓度读取方法有、浓度三角形内物系点的组元浓度读取方法有、浓度三角形内物系点的组元浓度读取方法有哪些？浓度三角形其基本规则有哪些？哪些？浓度三角形其基本规则有哪些？哪些？浓度三角形其基本规则有哪些？哪些？浓度三角形其基本规则有哪些？2 2 2 2、写出浓度三角形直线规则、等比例规则内容。、写出浓度三角形直线规则、等比例规则内容。、写出浓度三角形直线规则、等比例规则内容。、写出浓度三角形直线规则、等比例规则内容。3 3 3 3、P51P51P51P51：1 1 1 1题题题题