三元相图(2)

1 三元相图成分表示方法 二元系的成分可用一条直线上的点来表示；表示三元系成分的点则位于两个坐
标轴所限定的三角形内，这个三角形叫做成分三角形或浓度三角形。常用的成分三 角形是等边三角形，有时也用直角三角形或等腰三角形表示成分。
1．等边成分三角形 图8.1为等边三角形表示法，三角形的三个顶点A，B，C分别表示3个组元，三
角形的边AB，BC，CA分别表示3个二元系的成分坐标，则三角形内的任一点都代 表三元系的某一成分。
2．等边成分三角形中的特殊线 在等边成分三角形中有下列具有特定意义的线： （1）凡成分点位于与等边三角形某一边相平行的直线上的各三元相，它们所含与此线对
应顶角代表的组元的质量分数相等。 （2）凡成分点位于通过三角形某一顶角的直线上的所有三元系，所含此线两旁的另两顶
三元匀晶相图的空间模型
三元匀晶相图及合金的凝固
3 三元相图的截面图和投影图 欲将三维立体图形分解成二维平面图形，必须设法“减少”一个变量。例如可将
温度固定，只剩下两个成分变量，所得的平面图表示一定温度下三元系状态随成分 变化的规律；也可将一个成分变量固定，剩下一个成分变量和一个温度变量，所得 的平面图表示温度与该成分变量组成的变化规律。不论选用哪种方法，得到的图形 都是三维空间相图的一个截面，故称为截面图。
三元相图与二元相图比较。组元数增加了一个，即成分变量为两个，故表示成分的坐标轴 应为两个，需要用一个平面来表示，再加上一个垂直该成分平面的温度坐标轴，这样三元相 图就演变成一个在三维空间的立体图形。这里，分隔每一个相区的是一系列空间曲面，而不 是平面曲线。
要实测一个完整的三元相图，工作量很繁重，加之应用立体图形并不方便。因此，在研究 和分析材料时，往往只需要参考那些有实用价值的截面图和投影图，即三元相图的各种等温 截面、变温截面及各相区在浓度三角形上的投影图等。立体的三元相图也就是由许多这样的 截面和投影图组合而成的。
存在着本质上的差别。二元相图的液相线与固相线可以用来表示合金在平衡凝固过 程中液相与固相浓度随温度变化的规律，而三元相图的垂直截面就不能表示相浓度 随温度而变化的关系，只能用于了解冷凝过程中的相变温度，不能应用直线法则来 确定两相的质量分数，也不能用杠杆定律计算两相的相对量。
等截温界面（水平截面） （1）做法：某一温度下的水平面与相图
点所代表的两组元的质量分数的比值相等。
设等边三角形各边长为100 ％，依 AB，BC，CA顺序分别代表B， C， A三组元的含量。由S点出发，分别 向 A ， B ， C 顶 角 对 应 边 BC ， CA ， 百度文库B引平行线，相交于三边的a,b，c 点。根据等边三角形的性质，可得：
Sa+Sb+Sc=AB=BC=CA=100%, 其中Sc=Ca=wA%, Sa=Ab= wB%, Sb=Bc= wC%, 于是Ca, Ab, Bc线段 分别代表S相中三组元A，B，C的各 自质量分数。反之，如已知3个组元 质量分数时，也可求出 S点在成分 三角形中的位置。
三元相图
1. 三元相图基础 2. 固态互不溶解的三元共晶相图 3. 固态有限互溶的三元共晶相图 4. 两个共晶型二元系和一个均晶型二元系构成的三元相图 5. 包共晶型三元系相图 6. 具有四相平衡包晶转变的三元系相图 7. 形成稳定化合物的三元系相图 8. 三元相图举例
概要
工业上应用的金属材料多半是由两种以上的组元构成的多元合金，陶瓷材料也往往含有不 止两种化合物。由于第三组组元或第四组元的加入，不仅引起组元之间溶解度的改变，而且 会因新组成相的出现致使组织转变过程和相图变得更加复杂。因此，为了更好地了解和掌握 各种材料的成分、组织和性能之间的关系。除了了解二元相图之外，还需掌握三元甚至多元 相图的知识。而三元以上的相图却又过于复杂，测定和分析深感不便，故有时常将多元系作 为伪三元系来处理，因此用得较多的是三元相图。
中各面的交线。 （2）截面图分析 3个相区：L, α, L+α; 2 条 相 线 ： L1L2, S1S2 （ 共 轭 曲
线）;
变温截面（垂直截面） （1）做法：某一垂直平面与相图中各面的交线。 （2）二种常用变温截面 经平行于某条边的直线做垂直面获得； 经通过某一顶点的直线做垂直面获得。 （3）结晶过程分析 成分轴的两端不一定是纯组元； 注意: 液、固相线不一定相交； 液、固相线不是成分变化线, 不能运用杠杆定律。
本章主要讨论三元相图的使用，着重于截面图和投影图的分析。
1 三元相图基础
三元相图与二元相图的差别，在于增加了一个成分变量。三元相图的基本特点为： （1）完整的三元相图是三维的立体模型。 （2）三元系中可以发生四相平衡转变。由相律可以确定二元系中的最大平衡相 数为3，而三元系中的最大平衡相数为4。三元相图中的四相平衡区是恒温水平 面。 （3）除单相区及两相平衡区外，三元相图中三相平衡区也占有一定空间。根据 相律得知，三元系三相平衡时存在一个自由度，所以三相平衡转变是变温过程， 反映在相图上，三相平衡区必将占有一定空间，不再是二元相图中的水平线。
1．水平截面 三元相图中的温度轴和浓度三角形垂直，所以固定温度的截面图必定平行于浓度
三角形，这样的截面图称为水平截面，也称为等温截面。
2．垂直截面 固定一个成分变量并保留温度变量的截面图，必定与浓度三角形垂直，所以称为
垂直截面，或称为变温截面。 需指出的是：尽管三元相图的垂直截面与二元相图的形状很相似，但是它们之间
2 三元相图的空间模型
包含成分和温度变量的三元合金相图是一个三维的立体图形。图8.2是一种最 简单的三元相图的空间模型。A，B，C 3种组元组成的浓度三角形和温度轴构成 了三柱体的框架，a，b，c三点分别表明A，B，C 3个组元的熔点。由于这3个 组元在液态和固态都彼此完全互溶，所以3个侧面都是简单的二元匀晶相图。在 三棱柱体内，以3个二元素的液相线作为边缘构成的向上凸的空间曲面是三元系 的液相面。以3个二元系的固相线作为边缘构成的向下凹的空间曲面是三元系的 固相面，它表示不同成分的合金凝固终了的温度。液相面以上的区域是液相区， 固相面以下的区域是固相区，中间区域如图中O成分三元系在与液相面和固相面 交点1和2所代表的温度区间内为液、固两相平衡区。三元相图能够实用的方法 是使之平面化。