(31)--匀晶相图材料科学基础.ppt

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1、第 七 章 金属学原理金属学原理二元相图及其合金的凝固 7.3.17.3.1 匀晶相图和固溶体凝固匀晶相图和固溶体凝固 1、匀晶相图 2、固溶体的平衡凝固 3、固溶体的非平衡凝固1第 七 章 金属学原理金属学原理二元相图及其合金的凝固 1、匀晶相图、匀晶相图由液相结晶出单相固溶体的过程称为匀晶转变。两组元不但在液态无限互溶，而且在固态也无限互溶的二元合金系所形成的相图。绝大多数的二元相图都包括匀晶转变部分。7.3.1匀晶相图和固溶体凝固2相图分析相图分析 两条曲线：两条曲线：三个区域：三个区域：第 七 章 金属学原理金属学原理二元相图及其合金的凝固 Cu-Ni,Au-Ag,Au-Pt,NiO-

2、CoO,NiO-MgO;要形成无限合金固溶所需条件：晶体结构相同；晶体结构相同；尺寸相近尺寸相近(15%)；原子价相同，电负性相近。原子价相同，电负性相近。也适于以离子离子晶体化合物为组元的固溶体。7.3.1匀晶相图和固溶体凝固3第 七 章 金属学原理金属学原理二元相图及其合金的凝固 具有极小点和极大点的相图（Au-Cu；Fe-Co）在极值点上，液固的成分相同在极值点上，液固的成分相同自由度自由度f=07.3.1匀晶相图和固溶体凝固4第 七 章 金属学原理金属学原理二元相图及其合金的凝固 固溶体合金凝固的特点：固溶体合金凝固的特点：形核与长大形核与长大l异分结晶异分结晶：平衡凝固的固相成分与液

3、相成分不同，：平衡凝固的固相成分与液相成分不同，这种结晶出的晶体和母相化学成分不同的结晶溶质原子的重新分配溶质原子的重新分配，所以形，所以形核需要能量起伏和成分起伏。核需要能量起伏和成分起伏。平衡分配系数平衡分配系数0：在一定的温度下，固液两平衡相中的溶质浓度：在一定的温度下，固液两平衡相中的溶质浓度之比值之比值0反映了溶质组元重新分配的强弱程度。反映了溶质组元重新分配的强弱程度。7.3.1匀晶相图和固溶体凝固2、固溶体的平衡凝固、固溶体的平衡凝固5 k01 第 七 章 金属学原理金属学原理二元相图及其合金的凝固 l凝固是在一个温度区间进行，每个温度下两相的成分达到平衡。平衡凝固的三个过程液相

4、内的扩散。液相内的扩散。固相的长大。固相的长大。固相内的扩散。固相内的扩散。三个过程速度不同7.3.1匀晶相图和固溶体凝固6第 七 章 金属学原理金属学原理二元相图及其合金的凝固 平衡凝固过程平衡凝固过程:（b）（c）（e）（d）（f）（g）（a）形核相界平衡扩散破坏平衡长大相界平衡 7.3.1匀晶相图和固溶体凝固7第 七 章 金属学原理金属学原理二元相图及其合金的凝固 对于平衡凝固每一个晶核形成一颗成分均匀的晶粒。每一个晶核形成一颗成分均匀的晶粒。在实际生产中要达到这种绝对平衡很难在实际生产中要达到这种绝对平衡很难!7.3.1匀晶相图和固溶体凝固8第 七 章 金属学原理金属学原理二元相图及其

5、合金的凝固 3、固溶体的非平衡凝固、固溶体的非平衡凝固在每一温度下不能保持足够的扩散时间，使凝固过程偏离平衡条件，称为非平衡凝固非平衡凝固；成分偏离液固相线；固相中扩散慢，偏离固相线更大一些。7.3.1匀晶相图和固溶体凝固9第 七 章 金属学原理金属学原理二元相图及其合金的凝固 7.3.1匀晶相图和固溶体凝固10第 七 章 金属学原理金属学原理二元相图及其合金的凝固 非平衡凝固过程的分析的几点结论:（1）固液相平均成分线冷却速度有关，冷却速度越快，偏离越严重。（2）先结晶部分总是富高熔点组元（Ni），后结晶的部分是富低熔点组元（Cu）。（3）凝固终结温度低于平衡凝固时的终结温度。7.3.1匀晶相图和固溶体凝固11第 七 章 金属学原理金属学原理二元相图及其合金的凝固 固溶体通常以树枝状生长结晶 枝晶偏析非平衡凝固的结果。非平衡凝固的结果。枝晶偏析属于晶内偏析。是非平衡凝固的产物，在热力学上是不稳定的。是非平衡凝固的产物，在热力学上是不稳定的。怎么消除？怎么消除？均匀化退火或扩散退火！均匀化退火或扩散退火！7.3.1匀晶相图和固溶体凝固12