三元相圖分析課堂

1、1,材料科學(xué)基礎(chǔ),太原科技大學(xué),材料科學(xué)與工程學(xué)院,材料科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)團隊,2,6.1,三元相圖的成分表示法,6.2,三元系平衡轉(zhuǎn)變的定量法則,6.3,三元勻晶相圖,6.4,三元共晶相圖,6.5,三元合金相圖的四相平衡轉(zhuǎn)變,6.6,具有化合物的三元相圖及三元相圖的簡化分割,6.7,三元相圖應(yīng)用舉例,第,6,章,三元相圖,3,3,三元相圖的主要特點,1,是立體圖形，主要由曲面構(gòu)成,2,可發(fā)生四相平衡轉(zhuǎn)變,3,一、二、三相區(qū)為一空間,4,4,6.1,三元相圖的成分表示法,6.1.1,濃度三角形（等邊、等腰、直角三角形,1,已知點確定成分,2,已知成分確定點,等邊濃度三角形,5,5,直角濃度三角形

2、,等腰濃度三角形,6,6,6.1.2,成分三角形中特殊的點和線,1,平行于某條邊的直線：其上合金所含由此邊對應(yīng)頂點,所代表的組元的含量一定,2,通過某一頂點的直線：其上合金所含由另兩個頂點所,代表的兩組元的比值恒定,7,7,6.2.1,直線定律,1,共線法則：在一定溫度下，三元合金兩相平衡時，合,金的成分點和兩個平衡相的成分點必然位于成分三角形內(nèi)的,同一條直線上,由相率可知，此時系統(tǒng)有一個自由度，表示一個相的成分,可以獨立改變，另一相的成分隨之改變。,杠桿定律：用法與二元相同,6.2,三元系平衡轉(zhuǎn)變的定量法則,8,8,兩條推論,1,給定合金在一定溫度下處于兩相平衡時，若其中一個,相的成分給定，

3、另一個相的成分點必然位于已知成分點連線,的延長線上,2,若兩個平衡相的成分點已知，合金的成分點必然位于,兩個已知成分點的連線上,9,9,6.2.2,重心定律,在一定溫度下，三元合金三相平衡時，合金的成分點為三,個平衡相的成分點組成的三角形的質(zhì)量重心。（由相率可知,此時系統(tǒng)有一個自由度，溫度一定時，三個平衡相的成分是,確定的。,平衡相含量的計算：所計算相的成分點、合金成分點和二,者連線的延長線與對邊的交點組成一個杠桿。合金成分點為,支點。計算方法同杠桿定律,10,10,1,相圖分析,點,Ta,Tb,Tc,三個純組元的熔點,面：液相面、固相面,區(qū),L,L,6.3,三元勻晶相圖,11,11,2,三元

4、固溶體合金的結(jié)晶規(guī)律,液相成分沿液相面、固相成分沿固相面，呈蝶形規(guī)律變化,立體圖不實用,共軛線：平衡相成分點的連線,12,12,3,等溫截面（水平截面,1,做法：某一溫度下的水平面與相圖中各面的交線,2,截面圖分析,3,個相區(qū),L,L,2,條相線,L,1,L,2,S,1,S,2,共軛曲線,若干連接線：可作為計算相對量的杠桿（偏向低熔,點組元；可用合金成分點與頂點的連線近似代替；過給定合,金成分點，只能有唯一的共軛連線。,13,13,4,變溫截面（垂直截面,1,做法：某一垂直平面與相圖中各面的交線,2,二種常用變溫截面,經(jīng)平行于某條邊的直線做垂直面獲得,經(jīng)通過某一頂點的直線做垂直面獲得,3,結(jié)晶

5、過程分析,成分軸的兩端不一定是純組元,注意,液、固相線不一定相交,不能運用杠桿定律（液、固相線不是成分變化線,14,14,6.4.1,組元在固態(tài)互不溶，具有共晶轉(zhuǎn)變的相圖,1,相圖分析,點：熔點；二元共晶點；三元共晶點,6.4,三元共晶相圖,15,15,液相面,固相面,面,兩相共晶面,三相共晶面,兩相區(qū),3,個,區(qū),單相區(qū),4,個,三相區(qū),4,個,四相區(qū),1,個,16,17,投影圖,18,19,6.4.2,組元在固態(tài)有限溶解，具有共晶轉(zhuǎn)變的三元相圖,1,相圖分析,液相面,固相面,組成,面,二相共晶面,三相共晶面,溶解度曲面,6,個,兩相區(qū),6,個,區(qū),單相區(qū),4,個,三相區(qū),4,個,四相區(qū),1

6、,個,20,20,21,21,2,變溫截面,3,個三相區(qū),共晶相圖特征：水平線,1,個三相區(qū),三相共晶區(qū)特征：曲邊三角形,應(yīng)用：分析合金結(jié)晶過程，確定組織,變化,局限性：不能分析成分變化。（成分,在單變量線上，不在垂直截面上,22,23,23,2,等溫截面圖,應(yīng)用：可確定平衡相及其成分；可運用杠桿定律和重心定律,是直邊三角形,三相平衡區(qū),兩相區(qū)與之線接,水平截面與棱柱面交線,單相區(qū)與之點接,水平截面與棱邊的交點，表,示三個平衡相成分。,相率相區(qū)的相數(shù)差,1,相區(qū)接觸法則,單相區(qū),兩相區(qū)曲線相接,兩相區(qū),三相區(qū)直線相接,24,24,25,25,合金結(jié)晶過程分析,4,投影圖,相組成物相對量計算（杠

7、桿定律、重心定律,組織組成物相對量計算（杠桿定律、重心定律,26,6.4.3,三相平衡包晶轉(zhuǎn)變的相圖特征,垂直截面圖上，具有包晶轉(zhuǎn)變的三相區(qū)形狀常為一個頂點,在下（生成相），兩個頂點在上（反應(yīng)相）的曲邊三角形,在水平截面圖上具有包晶轉(zhuǎn)變的三相區(qū)也為三角形,27,27,6.5,三元合金相圖的四相平衡轉(zhuǎn)變,6.5.1,立體圖中的四相平衡,共晶轉(zhuǎn)變,類型,包共晶轉(zhuǎn)變,包晶轉(zhuǎn)變,相區(qū)鄰接（四相平衡面,4,個單相區(qū)點接觸,與,6,個兩相區(qū)線接觸,與,4,個三相區(qū)面接觸,28,28,6.5.2,投影圖中的四相平衡平面,根據(jù),12,根單變量判斷,根據(jù)液相單變量判斷,29,29,6.5.3,變溫截面中的四相平衡,四相平衡區(qū)：上下都有三相區(qū)鄰接,條件：鄰接三相區(qū)達,4