高二物理競賽課件勻晶相圖

勻晶相圖

勻晶相圖

1、相圖分析勻晶相圖是指兩組元在液、固態(tài)均無限互溶的合金系相圖。如Cu-Ni,Au-Ag,Nb-Ti,Cd-Mg系等。

相區(qū)

L,L+a,a相變線液相線：此線溫度以上液相穩(wěn)定。固相線：此線溫度以下液相穩(wěn)定。相變點(diǎn)相圖上任一點(diǎn)，表示該成分合金在該溫度時(shí)的平衡狀態(tài)。

在極大或極小值成分，因液、固兩相成分相同并不可變，增加了一個(gè)限制條件，故在此成分合金結(jié)晶時(shí)的自由度：f=(C-P+1)-1=(2-2+1)-1=02、平衡結(jié)晶過程平衡結(jié)晶：無限緩慢冷卻的結(jié)晶過程。給定成分合金的平衡結(jié)晶過程實(shí)際上是再將相圖還原為冷卻曲線進(jìn)行分析。

（1）組織形成過程

以x合金為例。相組成物：a組織組成物：

單相等軸a晶粒

（2）成分變化與相平衡（a）

形核T=T0時(shí)，固態(tài)核心成分位于溫度水平線與固相線的交點(diǎn)a0。只有液相中某局部區(qū)域成分為a0時(shí)，才符合結(jié)晶的濃度條件。

濃度起伏（成分起伏）：液相局部微區(qū)成分波動(dòng)存在時(shí)起時(shí)伏、此起彼伏的現(xiàn)象。固溶體結(jié)晶需要液相提供濃度起伏條件。外部條件：過冷度內(nèi)部條件：結(jié)構(gòu)起伏、能量起伏、濃度起伏固溶體結(jié)晶必須具備兩相成分變化規(guī)則在確定的溫度條件下：液相成分處于溫度水平線與液相線交點(diǎn)上；固相成分處于溫度水平線與固相線交點(diǎn)上。當(dāng)溫度下降時(shí)：液相成分沿液相線變化；固相成分沿固相線變化。(b)兩相平衡成分變化(c)兩相相對(duì)量變化

杠桿定律:對(duì)于x0合金，溫度一定及兩相平衡時(shí)，設(shè)：W0為合金總重量；Wa為固相重量；WL為液相重量；xL、xa分別為合金中液相和固相中的溶質(zhì)含量百分?jǐn)?shù)。應(yīng)有：W0x0＝Waxa＋WLxLW0＝Wa＋WL合并兩式：Wa（xa－x0）＝WL（x0－xL）相當(dāng)于NOM杠桿平衡關(guān)系。將支點(diǎn)由O移至N，則上式變?yōu)椋?/p>

Wa（xa－xL）＝W0（x0－xL）將W0設(shè)為100％，則兩相相對(duì)量分?jǐn)?shù)為：將支點(diǎn)由O移至M，得到兩相相對(duì)量分?jǐn)?shù)為：

杠桿定律僅適用于平衡結(jié)晶條件。

3、非平衡結(jié)晶過程非平衡結(jié)晶：冷速較快的結(jié)晶過程。結(jié)晶時(shí)原子來不及充分?jǐn)U散，接近實(shí)際結(jié)晶情況。液固界面上成分仍按各自相變線變化。枝晶偏析與擴(kuò)散退火（均勻化處理）。不能用杠桿定律計(jì)算兩相相對(duì)量。

相區(qū)單相區(qū)：L,a,b兩相區(qū)：L+a,L+b，a+b

相變線TAE及TBE：初生（初晶）a及b析出線

即L→a,L→bTAM及TBN：初生a及b結(jié)晶終了線MF及NG：a及b溶解度變化線

即a→bII，b→aIIMEN：共晶線，即L→a＋b相圖分析共晶相圖是指兩組元有共晶反應(yīng)的相圖，相當(dāng)于兩個(gè)勻晶相圖的組合。也是最基本的相圖形式之一。如Pb-Sn,Al-Si,Al-Cu,Mg-Si,Fe-C,Mg-Al系等。

相變點(diǎn)TA及TB：純組元A、B的熔點(diǎn)M及N：a及b的最大溶解度點(diǎn)F及G：a及b室溫溶解度點(diǎn)E：共晶點(diǎn)，發(fā)生共晶反應(yīng)的液相成分點(diǎn)共晶轉(zhuǎn)變共晶相圖中的核心轉(zhuǎn)變，定義式：LE→aM＋bN反應(yīng)生成的相組成物：a＋b反應(yīng)生成的組織組成物：（a＋b)共晶，稱共晶體或共晶組織共晶反應(yīng)時(shí)的相律：f＝C－P＋1＝2－3＋1＝0，即恒溫結(jié)晶

TE平衡結(jié)晶過程（1）端部固溶體

B%≤M的合金。與勻晶相圖平衡凝固分析過程相似，僅當(dāng)B%＞F時(shí)有次生相析出過程。相組成物：a＋b組織組成物：a

0＋bII

（a

0為等軸狀初晶，bII為沿晶分布的顆粒狀）