铜镁合金相图 - 360文档中心

合金相图.ppt

1、铜镍合金相图相区分析液相线tAa2aa1tB：开始结晶的温度线。固相线tAb2cb1tB ：结晶终止线。由线包围的区域称为相区
单相区：液相线以上为液体L 固相线以下为固溶体α
双相区：固液相线之间L、α两相同时共存，以L+α表示
二、匀晶相图 2 、合金的结晶过程匀晶转变的结晶过程：L→L+α →α
性能: 一般较硬、脆
三、机械混合物
液态金属在平衡凝固时形成的两种固溶体或固溶体加金属化合物的混合物(机械混合物)
单一固溶体：强度、硬度较低单一化合物：硬而脆机械混合物——不是一种单一相
3.2 二元合金相图
概念：合金相图是用图解的方法表示不同温度及成分下合金系中各相的平衡关系，又称平衡图或状态图。
❖ 共晶转变：一个液相在冷却过程中同时结晶出两个结构不同的固相的转变。即：L+
❖共晶体：共晶转变所得的两相机械混合物。
❖共晶相图：具有共晶转变的相图。如Pb-Sn、Pb-Sb、Al-Si、Ag-Cu和Mg-Al等。
1、Pb－Sn合金相图分析
• ⑴ 相：L、、
——Sn在 Pb中的固溶体， ——Pb 在Sn中的固溶体。
AS 727℃
( AE + Fe3C ) Ld ( FP + Fe3C ) P
A T°
G
Fe - FEeCF3线C:共相晶转图变
匀晶相图
L L→L共d(晶A+相F图e3C)
D
G时S不线同（成AL3分+）的A：A开冷始却
A
析出铁素体F的温度线
铁碳合金：铁和碳两种元素组成的合金。铁碳相图：研究钢铁成分、组织和性能
之间关系的理论基础，制定热加工工艺的依据。

三元合金相图PPT课件

• 根据直线法则，合金的成分点R位
B
于两平衡相的成分点P、Q之间。
• 按杠杆定律对含量进行计算:
P1R1 = PR= 1
C%
R1Q1 RQ 3
B%
代入数据，得
60R1 = PR=1 R120 RQ 3
Q2 R2
Q
计算，得到：
P2
R P
直R1接=5计0算%A组元：60A%×75%. +20%×2P51%=R510%
•三元相图的类型多而复杂，目前比较完整的三元相
图只测出了十几种，更多的是关于三元相图中的各
种截面图和投影图。
.
3
恒压条件下，相律数学表达式为：F = C - P + 1。
• 纯金属成分固定不变，只有温度可以改变，所以纯金属自由度数最多只有1个。
• 对于二元合金，其中一个组元含量确定，合金成分随即确定（B%=100%-A%），所以合金成分变量只有一个，加上温度变量，二元合金自由度数最多有2个。
第五章三元合金相图
5.1 三元合金相图的表示方法 5.2 平衡相的定量法则 5.3 三元匀晶相图 5.4 固态互不溶解的三元共晶相图 5.5 三元相图总结
.
1
本章要求
• 1、熟悉成分三角形、直线法则和重心法则。 • 2、认识等温截面、变温截面和投影图。 • 3、了解三元匀晶相图和固态互不溶解的三
(2)当给定的合金在一定温度下处于两相平衡状态时，若其中一相的成分给定，另一相的成分点必在两已知成分点的延长线上。
(3)若平衡两相的成分点已知，合金成分点必然位于此两成分点的连线上。
.
21
直线法则和杠杆法则的应用（一）
B
• 将两个已知成分的合金P、Q，

金属相图PbSn体系课件

pbsn体系的理论研究和实验验证将更加完善
随着相关学科的不断发展，pbsn体系的理论研究将更加深入和完善，同时实验验证和技术优化也将不断推进，为相关领域的研究和应用提供更可靠的技术支持。
பைடு நூலகம்
金属相图与pbsn体系的结合发展前景
金属相图与pbsn体系的结合将为材料科学和环保领域的发展提供新的思路和方法
实例三
钴与氮的反应：钴的氮化物相图揭示了钴与氮在不同温度和压力下的相互作用和可能的合成路径。
04
pbsn体系在金属相图中的应用
pbsn体系在金属相图中的作用
1 2 3
描述金属材料的相变过程
pbsn体系能够详细描述金属材料在加热或冷却过程中的相变行为，包括固-液相变、固-固相变等。
预测材料的物理性质
pbsn体系的未来发展趋势
pbsn体系在环保领域的应用将更加广泛
随着环保意识的不断提高，pbsn体系在污水处理、废气治理等方面的应用将更加重要，为环保事业的发展提供有力支持。
pbsn体系在生物医学领域的应用将更加深入
随着生物医学技术的不断发展，pbsn体系在药物传递、组织工程等方面的应用将更加广泛和深入，为生物医学领域的研究提供新的思路和方法。
金属相图和pbsn体系分别在材料科学和环保领域具有广泛的应用前景，两者的结合将为相关领域的研究和应用提供更全面和深入的支持。
金属相图与pbsn体系的结合将促进多学科交叉融合
金属相图涉及到物理、化学和材料科学等多个学科领域，而pbsn体系涉及到环境科学、化学和生物医学等多个学科领域，两者的结合将促进多学科交叉融合，推动相关领域的发展和创新。
动力学分析
金属相图也能提供反应的动力学信息，如反应速率常数、活化能等，有助于优化反应条件。

镁合金化及其组织性能特征

基体形成牢固的界面，（Mg、Al）2Ca的热稳定性和
界面结合力强并在晶界起到钉扎作用，从而能提高合金整体蠕变抗力。
镁合金合金化相图---- Ag
• Mg-Ag二元相图见图。Ag在Mg中的固溶度大，且随温度降低固溶度下降明显，因此有固溶强化和时效强化的效果。 Ag还能增加合金时效强化效应。往往和稀土元素一同加入，可提高合金的高温强度和蠕变抗力。
镁合金合金化相图---- Sc钪
• Sc 提高镁的室温和高温强度，与 Ce、 Mn等元素同时加入时，显著提高合金的高温强度和抗蠕变性能。
稀土对纯镁晶粒细化的宏观形貌
镁合金合金化相图---- Li
Li是最轻的金属（0.55g/cm3），与Mg组成合金构成迄今最轻的金属材料，因此 Mg-Li合金主要特点是轻。合金化另一特点是随着Li含量的增加，可以改变合金的晶体结构。Mg-Li合金在共晶温度592℃ 时发生共晶反应： L→α-Mg+β-Li β-Li为体心立方结构，塑性较好。当Li含量在5.7% 以下时，合金为密排六方的α-Mg固溶体，当Li含量在 5.5% ～11% 时，合金为α+β组织，当Li含量超过11% 时，则形成完全由体心立方结构组成的β固溶体。随着 β含量的增加，合金的塑性明显改善，为合金的冷加工提供了前提，（α+β）合金还具有超塑性。Li在Mg中的固溶度大，但随温度下降固溶度变化不大，镁的合金化以基本上是固溶强化。
Mg-Li
图2 Mg-38.5%Li-5%Zn合金变形前后的照片
Mg-Li
▲图三 Mg-38.5%Li-5%Zn合金的应力应变曲线
Mg-Li
• 图一为Mg-Li二元平衡相图及室温轧延界限与密度的特性。镁中添加密度只有0.53Mg/m3之锂达6wt%以上

AM60镁合金1

Thank you！
《金属材料焊接》课程项目教学
授课教师：杨玉芳
机运分院
1 2
绪论 AM60镁合金焊接工艺
3 AM60镁合金焊接组织及性能研究 4
结论
镁合金的密度低，熔点低热导率和电导率大，热膨胀系数大，易氧化，且氧化物的熔点很高，焊接过程中，会产生氧化氮化和蒸发、热裂纹、气孔与烧穿等。 TIG焊氩气保护，焊接表面不易氧化，常用于薄板焊接焊，易产生应力，热裂纹，但不易扩展，可以得到成形好无裂纹夹渣的焊缝。激光焊焊接时产生气孔、热裂纹、合金元素烧损使焊缝强度下降，限制了其在么合金加工中的应用，成本高，不易焊接。
焊接电流/A 抗拉强度/MPa 伸长率/%50~55 55~60 60~65
236 275 250 192
2.5 8.89 3.0 2.5
78.66 92.63 83.33 64.0
热影响区热影响区焊缝区焊缝区
1
焊接电流的增大，其拉伸性能先升高，后降低，当焊接电流为45~50A时，接头性能较差
填充金属
性能拉伸强度伸长率
2号（AM60） 275 8.89
5号（AM50） 247.63 6.67
6号（AZ91） 230.97 5.56
填充金属
AM60作为填充金属比AM50AZ91的性能都要好，其焊接式样接头性能的拉伸强度达到母材 92.63%，伸长率略高于母材
AM60
AM50
AZ91
5
AM60镁合金TIG焊，当只改变焊接电流时，焊接电流为50~55焊接接头综合力学性能较好，其拉伸强度达到母材的92.63%，伸长率前者略高于母材；改变填充金属时，AM60为填充金属时接头性能最好，其拉伸强度达母材的92.63%、伸长率略高于母材

6.6 合金与相图

下面对图6.6.2所示的二元合金相图作几点简单说明：（1）匀晶与非匀晶相图。只有单一固相态的合金相图称为匀晶相图，如图6.6.2（a）所示；否则，则称为非匀晶相图，图6.6.2（b）、（c）所示的共晶、包晶相图都属于此类。（2）液相线与固相线。相图中的曲线是不同相区的分界线。液相线表示，该线以上为高温熔融的液相区，以下是液-固平衡共存区，如图6.6.2（a）中的TA LTB 曲线。这个共存区域的另一侧边界线称为固相线，以下是完全固相区，如图6.6.2（a）中的 TASTB 曲线。一般说来，液相线由若干折线组成，如图6.6.2（b）中的 TA E 、 ETB ，而且每段液相线，都有固相线与之对应，如图6.6.2（c）中的等。 TA DE、EFT B
溶剂，把少量较少的掺杂物质看作是溶解在基质溶剂中的溶质。结构上，固溶体是单相合金，其固体相保持溶剂的晶格结构。溶质在固溶体中浓度的最大限度称为固溶度或固溶极限。按照固溶度是否有限，固溶
体又可分为连续固溶体和有限固溶体。
连续固溶体。连续固溶体中两种元素可以无限制的相互溶解。随着成分的变化，可以从一种纯元素的情况连续过渡到另一种纯元素的情况，过程中不出现任何结构相变，即合金可以以任何成分比例组成单一的固相。其相图如同图6.6.2（a）所示的匀晶相图那样。显然，形成无限固溶体的两种物质必须要有相同的晶格结构，相同的原子或离子半径及相似的化学组成。例如，Cu-Ni合金就是典型的无限固溶体。有限固溶体。若溶质物质在溶剂物质中的溶解度是有限的，即固溶度有限，超过某一界限，合金的相将是两种元素各自单独存在时晶格结构形式的混合，或者说有溶质相析出，则称此固溶体为有限固溶体。图 6.6.2（b）、（c）中a、相就是有限固溶体。它们都保持溶剂物质的晶格结构不变。

金属材料-相图1PPT课件

度下，同一化学成分合金的显微组织也可能不同
。对如此复杂的情况，只用冷却曲线或语言简单
叙述是很不方便的。因此，出现了用相图这种形
式来表述合金的结晶及冷- 却的相变状况。
20
相图是在平衡态下测画出来的。因此也称合金的平衡状态图。相图是表示在平衡状态下合金的化学成分、相、组织与温度的关系图。由于受到几何表述的限制，虽然合金系中的组元可以是多个，但是，只能测画出二元合金的二元相图和三元合金的三元相图，三元以上的合金通常是不能直接用相图来表述。即使三元合金的相图也是很复杂的。
-
10
晶核的形成
晶核的形成分为均匀(自发)成核和非均
匀成核。在均匀的液态母相中自发地形成新相
晶核的过程叫均匀成核，也叫自发成核。在液
态母相随时都存在着瞬时近程有序的原子集团
(即结构起伏)。这种原子集团在没有降到结
晶温度之下时是不稳定的，时生时溶。而当有
了一定的过冷度时，某些进程有序原子集团的
尺寸一旦不小于该温度下的临界晶核尺寸就会
-
35
枝晶偏析会降低合金的力学性能(尤其是塑性和韧性)和工艺性能。对于有枝晶偏析的铸锭和铸件可采用在低于固相线100C～200C的温度下进行较长时间的加热，通过原子的相互扩散而使成分趋于均匀，消除枝晶偏析。这种热处理方法称为均匀化退火，也称扩散退火。
-
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二元共晶相图及合金凝固
共晶转变：由一定成分的液相同时结晶出两个一定成分固相的转变。
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31
-
32
从上图可见，WNi=B%的合金化学成分垂线与液相线相
交于L1，与固相线相交于3。当该合金由液相缓慢冷却(平衡状态)至t1温度时，由液相中开始结晶出

合金的相状态与温度

B组元的摩尔分数，RA、RB分别为A、B组元的相对原子质量。
并且ωA+ωB=1（或100％），xA+xB=1（或100％）。
本课程中相图的成分，若未给出具体的说明，均以质量分数示之。
若二元相图中的组元A和B为化合物，则以组元A（或B）化合物的相对分子质量MrA（或MrB）取代上式中组元A（或B）的相对原子质量RA（或RB），以组元A（或B）化合物的分子质量分数来表示上式中对应组元的原子质量分数，即可得到化合物的摩尔分数表达式。这种摩尔分数表达方式在陶瓷二元相图和高分子二元相图中较普遍使用。
ob ao
)
或QL
x1 x
Q
xx2
上式与力学中的杠杆定律完全相似，因此称之为杠杆定律。即合金在某温度下两平衡相的重量比等于该温度下与各自相区距离较远的成分线段之比。
在杠杆定律中，杠杆的支点是合金的成分，杠杆的端点是所求的两平衡相（或两组织组成物）的成分。杠杆定律只适用于两相区（或两种组织组成物）。例（如图）
用热分析法建立 Cu-Ni相图
二元相图中的相区单相区：f＝2-1+1=2，可独立改变温度和成分两相区：f=1，温度和成分中只有一个独立变量，三相共存： f＝0，三个平衡相的成分和温度都不变匀晶相图
由液相结晶出单相固溶体的过程称为匀晶转变。
共晶转变动画
4.3.2 合金的平衡凝固和组织
成分坐标轴上合金的分类：
具有共晶成分的合金称共晶
合金。在共晶线上，凡成分位
A
于共晶点以左的合金称亚共晶
合金，位于共晶点以右的合金
称过共晶合金。（凡具有共晶
线成分的合金液体冷却到共晶
温度时都将发生共晶反应，室
问温组织中都有两相共晶组

金属与合金的相图的表达意义

液固两相区
固相区
1455
纯镍熔点
固相线
Cu 20 40 60 80 100Ni Ni%
29.07.2021
金属与合金的相图的表达意
17
第2章金属及合金的相图
二、匀晶合金的结晶过程—匀晶合金与纯金属不同，它没有一个恒定的熔点，而是在液、固相线划定的温区内进行结晶。
T,C L
1500 1400
c
29.07.2021
金属与合金的相图的表达意
2
第2章金属及合金的相图
• 平衡——在一定条件下合金系中参与相变过程的各相的成分和质量分数不再变化所达到一种状态。此时合金系的状态稳定，不随时间而改变。合金在极其缓慢冷却条件下的结晶过程，一般可以认为是平衡的结晶过程。
相图是分析合金相组成及其转变的有效工具。利用相图可以知道各种成分的合金在不同温度下存在哪些相、各个相的成分及其相对量。
• 共晶转变（Eutectic Reaction）— 一定成分的液态合金，在一定的温度下，同时结晶出两种成分一定的固相的转变。
– 共晶体 — 共晶反应形成的机械混合物。 – 共晶反应式 — L α+β
金属材料中Al-Si，Al-Sn，Pb-Bi，Pb-Sn，Ag-Cu等合金系以及Fe-C合金，陶瓷材料Mg-CaO系中都具有此类相图.
• 变温结晶：固溶体结晶在一个温度区间内进行，即为一个变温结晶过程。
• 两相的成分确定：在两相区内，温度一定时两相的成分是确定的。
29.07.2021
金属与合金的相图的表达意
21
第2章金属及合金的相图
• 两相的质量比一定
在两相区内，温度一定时，两相的质量比是一定的，如在

实验二组分合金相图

二组分合金相图1引言1.1实验目的(1) 用热分析法(步冷曲线法)测绘Bi-Sn二组分金属相图。

(2) 掌握热电偶测量温度的基本原理和校正方法。

(3) 学会使用自动平衡记录仪。

1.2 实验原理(1) 二组分合金相图人们常用图形来表示体系的存在状态与组成、温度、压力等因素的关系。

二组分相图已得到广泛的研究和应用。

固－液相图多用于冶金、化工等部门。

较为简单的二组分金属相图主要有三种：①液相完全互溶，凝固后，固相也能完全互溶成固溶体的系统，最典型的为Cu-Ni系统；②液相完全互溶而固相完全不互溶的系统，最典型的是Bi-Cd系统；③液相完全互溶，而固相部分也互溶的系统，如Pb-Sn系统。

本实验研究的Bi-Sn系统就是这一种。

在低共熔温度下，Bi在固相Sn中最大溶解度为21%（质量百分数）。

(2) 热分析法（步冷曲线法）热分析法（步冷曲线法）是绘制凝聚体系相图时常用的方法。

它是利用金属及合金在加热或冷却过程中发生相变时，潜热的释出或吸收及热容的突变，使得温度-时间关系图上出现平台或拐点，从而得到金属或合金的相转变温度。

由热分析法制相图，先做步冷曲线，然后根据步冷曲线作图。

通常的做法是先将金属或合金全部熔化。

然后让其在一定的环境中自行冷却，通过记录仪记录下温度随时间变化的曲线（步冷曲线）。

以合金样品为例，当熔融的体系均匀冷却时（如图1.1所示），如果系统不发生相变，则系统温度随时间变化是均匀的，冷却速率较快（如图中ab线段）；若冷却过程中发生了相变，由于在相变过程中伴随着放热效应，所以系统的温度随时间变化的速率发生改变，系统冷却速率减慢，步冷曲线上出现转折（如图中b点）。

当熔液继续冷却到某一点时（如图中c点），此时熔液系统以低共熔混合物的固体析出。

在低共熔混合物全部凝固以前，系统温度保持不变，因此步冷曲线出现水平线段（如图中cd线段）；当熔液完全凝固后，温度才迅速下降（如图中de线段）。

图1.1 步冷曲线由此可知，对组成一定的二组分低共熔混合物系统，可根据它的步冷曲线得出有固体析出的温度和低共熔点温度。