二元合金的相图及结晶

1、组元组元: :组成合金最基本的独立存在的物质组成合金最基本的独立存在的物质合金合金: :由金属元素与其他元素组成的有金属由金属元素与其他元素组成的有金属特征的金属材料特征的金属材料相相: :同一成分同一成分, ,同一结构同一结构, ,性能均一并有界面相性能均一并有界面相互分开的组成部分互分开的组成部分组织组织: :指用肉眼或用显微镜观察到的材指用肉眼或用显微镜观察到的材料微观形貌图象的统称料微观形貌图象的统称同样几种相同样几种相, ,当它们的相对数量当它们的相对数量, ,大小大小, ,形态和形态和分布不同时分布不同时, ,就构成不同的组织就构成不同的组织固态合金可分为固溶体和金属间化合物固态合

2、金可分为固溶体和金属间化合物2.1.1 2.1.1 固溶体固溶体溶质原子溶入金属熔剂中形成的合金相称为固溶溶质原子溶入金属熔剂中形成的合金相称为固溶体体, ,固溶体保持溶剂金属的晶体结构固溶体保持溶剂金属的晶体结构, ,只引起晶格只引起晶格常数的变化常数的变化分类分类: :置换固溶体与间隙固溶体置换固溶体与间隙固溶体 有限固溶体与无限固溶体有限固溶体与无限固溶体 无序固溶体与有序固溶体无序固溶体与有序固溶体固溶强化固溶强化: :固溶体的强度固溶体的强度, ,硬度随溶质原子浓度硬度随溶质原子浓度升高而明显增加升高而明显增加, ,而塑性韧性下降而塑性韧性下降2.1.2 2.1.2 金属间化合物金属

3、间化合物超过固溶体溶解度极限时还可能形成晶体结构不同超过固溶体溶解度极限时还可能形成晶体结构不同于组元于组元A A或或B B的新相即形成金属间化合物的新相即形成金属间化合物一般均有较高的熔点一般均有较高的熔点, ,硬度和脆性硬度和脆性分类分类: :正常价化合物正常价化合物 电子化合物电子化合物 间隙相和间隙化合物间隙相和间隙化合物名称名称A金属金属B金属金属晶格类型晶格类型bccbcc熔点熔点高高低低合金合金1100%0%合金合金290%10%合金合金380%20%.合金合金920%80%合金合金1010%90%合金合金110%100%时间时间温度90 705030AB温度A温度B温度TLTS

4、Tnbac杠杆定理杠杆定理QS=(bcab) 100% QL=(acab) 100% QS + QL = 1aQS + bQL = cABabLS温度QLQs平衡结晶平衡结晶不平衡结晶不平衡结晶: :实际生产中实际生产中, ,合金液浇注后冷却速度较快合金液浇注后冷却速度较快, ,原子扩散尚未充分进行就已继续冷却原子扩散尚未充分进行就已继续冷却, ,使凝固过程偏离使凝固过程偏离平衡结晶条件平衡结晶条件晶内偏析晶内偏析: :先结晶部分含高熔点组元先结晶部分含高熔点组元, ,后结晶部后结晶部分含低熔点组元分含低熔点组元, ,造成晶体内部成分不均匀造成晶体内部成分不均匀枝晶偏析枝晶偏析: :由于通常固

5、溶体呈树枝状由于通常固溶体呈树枝状, ,表现为表现为枝干和分枝间的成分不一致枝干和分枝间的成分不一致成分过冷成分过冷: :由液相由液相中成分变化与实际中成分变化与实际温度温度分布共同温度温度分布共同决定的过冷决定的过冷成分过冷较小成分过冷较小: :胞状生长胞状生长成分过冷较大成分过冷较大: :枝晶生长枝晶生长成分过冷很大成分过冷很大: :等轴枝晶等轴枝晶共晶转变共晶转变: :从一个液相中同时结晶出两种不同的固相从一个液相中同时结晶出两种不同的固相物理性能物理性能: :如两相大小和分布都比较均匀如两相大小和分布都比较均匀, ,合金的性合金的性能大致是两相性能的算术平均值能大致是两相性能的算术平均值, ,即合金的性能与成即合金的性能与成分呈直线关系分呈直线关系铸造性能铸造性能: :液固相线间隔越大液固相线间隔越大, ,流动性越差流动性越差, ,越易形成越易形成分散的孔洞分散的孔洞, ,共晶合金熔点低共晶合金熔点低, ,流动性最好流动性最好, ,易形成集易形成集中缩孔中缩孔, ,不易形成分散缩孔不易形成分散缩孔二