【VIP专享】第7章 合金的相结构与结晶

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7.2.2 相图的表示与测定
由凝固开始温度连
接起来的相界线称为液
相线，由凝固终结温度 连接起来的相界线称为 固相线。
图4-2 用热分析建立Cu-Ni 相图。(a)冷却 曲线， (b)相图。
相图中由相界线划分出来的区域称为相区，表明 在此范围内存在的平衡相类型和数目。在二元相图中 有单相区和两相区。在相图中，任意一点都叫“表象 点”。一个表象点的坐标值反映一个给定合金的成分 和温度。在相图中由表象点所在的相区可以判定在该 温度下合金由哪些相组成。
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rx 0.59 rM
间隙相
根据半径的比值
rx 0.59 rM
间隙化合物
间隙化合物中分为两类，一类是具有简单晶格 形式的间隙化合物。如VC、WC、TIC等
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另一类是具有复杂结构的间隙 化合物，如Fe3C、Cr23C6、 Cr7C3、Fe4W2C等
系，掌握了有关相图的知识， 就可以通过相图预测材料的某 些性能。
➢相 图 是 材 料 科 学 工 作 者 必
不可少的 重要工具。
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§7.2 相、相平衡及相图制作
7.1.3 相图的表示与测定 横坐标：成分 纵坐标：温度 点图中任一：状态点 • 状态与成分表示法
质量分数(w)和摩尔分 数(x)
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பைடு நூலகம்
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置 换 固 溶 体
Z
固溶体分类
间
隙
固
溶
Z
体
置换原子
(5) 间隙原子
Y Y
X
X
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（2）固溶体的性能
• 由于溶质原子的溶入，使固溶体的晶格发生畸变，变形抗 力增大，使金属的强度硬度升高的现象称为固溶强化 。
• 当溶质的质量分数适当时，固溶体不仅有着较纯金属高的 强度和硬度，而且有着好的塑性和韧性。
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间隙固溶体与间隙相的区别
间隙固溶体
间隙相
晶格畸变
晶格改变
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晶格畸变 间隙固溶体
晶格类型
间隙相
晶格改变
间隙化合物
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第7章 相 图
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合金中有两类基本相 —— 固溶体 和 化合物 二、合金的相结构 1、固溶体
合金在固态下，组元间仍能互相溶解而形 成的均匀相，称为固溶体。
形成固溶体后，晶格保持不变的组元称溶
实验法：热分析法，金相组织法，X射线分析法，硬度法， 电阻法，热膨胀法，磁性法。
配制一系列成分 的合金－测冷 却曲线－确定 转变温度－填 入坐标－绘出 曲线。
Cu 30 50 70 Ni
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金属结晶的条件和过程
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§4.1 相、相平衡及相图制作
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Cooling Curves
剂，晶格消失的组元称溶质。固溶体的晶格类 型与溶剂组元相同。如，Fe(C)固溶体。 （1）固溶体的分类 1）置换固溶体：若溶质原子代替一部分溶剂 原子而占据溶剂中的某些结点位置，称为置换 固溶体 。 2）间隙固溶体：溶质原子在溶剂晶格中并不 占据晶格结点的位置，而是在结点间的空隙中， 这种形式的固溶体称为间隙固溶体。
元。
（1）金属间化合物的分类
1）正常价化合物 ——这类金属化合物通常由金属元素与周期表 中第IV、V、Ⅵ族的元素组成的。例如Mg2S、MnS、Mg2Si等， 其分子式符合原子价规律，并且成分是固定不变的。
2) 电子化合物 ——这类金属化合物是按一定电子浓度组成的具 有一定晶格类型的化合物 。
3) 间隙化合物 ——间隙化合物一般是由原子直径较大的过渡族 金属元素（Fe、Cr、Mo、W、V等）与原子直径较小的非金属 元素（H、C、N、B等）组成 。
(Phase diagram)
Pb-Sn共晶相图
0 1000
In, at%
5
10
20
30 40 50 60 80 100
900
800
Tempe7r00 ature, ℃
600
660℃ 17.5
639℃ 97
500
400
300
200
(Al) 100
0 10 20 30 Al
156℃
40 50 60 In, wt%
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合金与相 （alloy and phase)
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2 相(phase) （1）相：材料中结构相同、成分和性能均一的组成部分。 （如单相、两相、多相合金。）
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固溶强化形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象
正常晶格
晶格畸变
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晶格畸变
小原子置换引起的 晶格畸变
间隙原子引起的 晶格畸变
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4 2、金属间化合物（intermetallic compound) (8) • 金属间化合物是合金组元间发生相互作用而生成的一种新相， 其晶格类型和性能不同于其中任一组元，因此性能也不同于组
二元相图中的成分 按现在国家标准有两种 表示方法：质量分数和 摩尔分数。一般情况下， 如果没有特别注明，均 指质量分数。
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§7.2 相、相平衡及相图制作
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7.2.1 相图的表示与测定
• 状态与成分表示法
•相图的建立： 计算法：
测定合金的冷却（或加热）曲线
(ln) 70 80 90 100
In
Al-In偏晶相图
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第7章 相 图
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相图：表示平衡条件下材料系统中相的状态与温度及 成分之间关系的一种图形。又称状态图或平衡图。
相图的用途：
➢由相图可以知道材料的凝固
或熔化温度及系统中可能发生 的固态相变或其他转变；
➢材料的性能与相图有一定关