杠杆定律-匀晶相图课件

材料科学基础秦文静60215746qq:78976819E-mail：wjqin@材料科学基础秦文静杠杆定律2匀晶相图3共晶相图4上节回顾1杠杆定律2匀晶相图3共晶相图4上节回顾1上节回顾

概念相组元相平衡自由度临界点应用相律f=c-p+n二元相图相图的建立相图中重要的线相图中重要的区域液相区固相区ABTATBLαL+α液相线固相线两相共存区上节回顾概念液相区固相区ABTATBLαL+α液相杠杆定律

从相图中得到的信息材料发生相变的温度和相变的类型得到某一温度下两相的成分得到某一温度下两相的相对含量ABTATBLαL+αc杠杆定律从相图中得到的信息ABTATBLαL+αc杠杆定律AB50%TATBt/℃Lα液相的含量

固相的含量

液相中A组元的含量固相中A组元的含量相的相对含量

相的成分

液相中B组元的含量固相中B组元的含量杠杆定律AB50%TATBt/℃Lα液相的含量固相的含杠杆规则

ABCoCLCαTATBT1LαL+αabo杠杆定律液相线

液相成分随温度变化而变化的平衡曲线固相线固相成分随温度变化而变化的平衡曲线杠杆规则ABCoCLCαTATBT1LαL+αabo成分为C0的材料在t1温度时处于液、固两相平衡状态

由以上两式可以得出

o杠杆定律ABCoCLCαTATBT1LαL+αabo成分为C0的材料在t1温度时处于液、固两相平衡状态由以上两

杠杆规则示意图杠杆定律杠杆规则示意图杠杆定律杠杆定律杠杆定律的适用范围：只适用于相图中的两相区只能在平衡状态下使用支点为合金的成分点，两个端点为给定温度时两相的成分ABCoCLCαTATBT1LαL+αabo杠杆定律杠杆定律的适用范围：ABCoCLCαTATBT1L匀晶相图

匀晶相图匀晶相图：两组元在液态和固态都能无限相互溶解的二元合金系相图。匀晶转变：由液相直接结晶出单相固溶体的过程。（一般用L→α表示）二元匀晶相图：

Cu-Ni、Au-Ag、Au-Pt、Fe-Cr、Cr-Mo、Fe-Ni、Gd-Mg、Mo-W……NiO-CoO、CoO-MgO、NiO-MgO……匀晶相图匀晶相图匀晶相图

二元匀晶相图——Cu-Ni相图平衡凝固：凝固过程在极其缓慢的冷却条件下进行。平衡组织：在极其缓慢冷却条件下凝固所得到的组织。匀晶相图二元匀晶相图——Cu-Ni相图平衡凝固：凝固过程在匀晶相图

平衡结晶过程匀晶相图平衡结晶过程匀晶相图

结晶特点由形核和长大来完成结晶过程。

凝固在一温度范围内进行（实际需要一定的过冷度）

。

凝固过程中液体和固体的成分在不断变化。温度不断下将时，固体量不断增加；温度不变，液固数量维持平衡不变。匀晶相图结晶特点匀晶相图

扩散（平衡凝固）先凝固出的固相中含Ni%量最高，由里向外向液相中扩散，Ni扩散方向（α1→α2→L2）。固相外层的液相中含Cu%量最高,由外向里向α1中扩散，Cu扩散方向（L2→α2→α1）。原子扩散示意图匀晶相图扩散（平衡凝固）原子扩散示意图匀晶相图有极值的匀晶相图(a)具有极大点；(b)具有极小点匀晶相图有极值的匀晶相图(a)具有极大点；(b)具有匀晶相图

有晶型转变的匀晶相图Ce-La相图Zr-Ti相图匀晶相图有晶型转变的匀晶相图Ce-La相图Zr-Ti相共晶相图

共晶相图共晶转变（共晶反应）：由一个液相同时结晶出两个不同固相的过程。共晶组织或共晶体：共晶转变的产物（两个固相的混合物）二元共晶相图：当两组元在液态能无限互溶，在固态不互溶或只能有限互溶，并发生共晶转变，形成共晶组织的相图。

Pb-Sn，Pb-Sb，Cu-Ag，Al-SiAl2O3-ZrO2共晶相图共晶相图共晶相图

简单共晶相图两组元的混合物使合金的熔点比各组元低，液相线从两端纯组元向中间凹下,两条液相线的交点所对应的温度称为共晶温度。LA+BABL+AL+BwB%

完全不互溶

部分互溶共晶相图简单共晶相图两组元的混合物使合金的熔点比各组元低，相图分析Lαβα+βL+αL+β液相线液相线固相线固相线固溶线固溶线共晶相图相图分析Lαβα+βL+αL+β液相线液相线固共晶相图

固溶线固溶线固溶线αB原子溶入A基体中形成的固溶体βA原子溶入B基体中形成的固溶体固溶线（固溶度曲线）：反映不同温度时的溶解度变化：随温度降低A溶B的能力减小，B以二次相的形式析出。αβ共晶相图固溶线固溶线固溶线αB原子溶入A基体中形成的Lαβα+βL+αL+β共晶转变？Lαβα+βL+αL+β共晶转变？共晶相图

共晶反应一个液相同时析出两种固相的反应，称为共晶反应根据相律，三相平衡时有

f=c-p+1=2-3+1=0三个平衡相的成分及反应温度都是确定的，在冷却曲线中出现一个平台。共晶相图共晶反应共晶相图

专有名词共晶成分（低共熔组成）共晶温度（低共熔温度）共晶点在相图中由共晶成分和共晶温度确定的点。（低共熔点）共晶相图专有名词共晶成分（低共熔组成）共晶相图

相图的分析——Pb-Sn合金相成分Lαβα+βL+αL+βL+α+βPb-Sn共晶相图共晶相图相图的分析——Pb-Sn合金Pb-Sn共晶相图共晶相图

相图的分析——Pb-Sn合金相线adbdacbecfegcdePb-Sn共晶相图共晶相图相图的分析——Pb-Sn合金Pb-Sn共晶相图共晶相图

相图的分析——Pb-Sn合金成分点

ω(Sn)c:19%d:61.9%e:97.5%

合金分类Pb-Sn共晶相图共晶相图相图的分析——Pb-Sn合金Pb-Sn共晶相图

合金Ⅰ的冷却曲线及结晶过程共晶相图合金Ⅰ的冷却曲线及结晶过程共晶相图共晶相图

合金Ⅰ的平衡结晶的显微组织组织特征：黑色α基体分布着白色细小的β相。500×共晶相图合金Ⅰ的平衡结晶的显微组织500×共晶相图

合金Ⅱ的冷却曲线及结晶过程共晶成分共晶相图合金Ⅱ的冷却曲线及结晶过程共晶相图

合金Ⅱ的平衡结晶的显微组织共晶合金组织特征：α和β呈层片状交替分布，其中黑色为α，白色为β。共晶相图合金Ⅱ的平衡结晶的显微组织共晶相图

合金Ⅲ的冷却曲线及结晶过程共晶相图合金Ⅲ的冷却曲线及结晶过程共晶相图

合金Ⅲ的平衡结晶的显微组织亚共晶合金组织特征：暗黑色树枝状是初晶α，其中白色颗粒为βⅡ

，黑白相间分布的是共晶组织（α+β）。共晶相图合金Ⅲ的平衡结晶的显微组织共晶相图

合金Ⅳ的冷却曲线及结晶过程共晶相图合金Ⅳ的冷却曲线及结晶过程共晶相图

合金Ⅳ的平衡结晶的显微组织过共晶合金组织特征：白色树枝状初晶βⅡ，其中颗粒为α，黑白相间分布的是共晶组织（α+β）。共晶相图合金Ⅳ的平衡结晶的显微组织共晶相图共晶相图共晶相图在显微下观察都能清晰的区分开，它们有其各自的形态、数量、分布，是组成显微组织的独立部分。如初晶α、β（树枝状），二次相αⅡ、βⅡ（颗粒状），共晶组织(α+β)（黑白相间分布）组织组成物从相的角度看，初晶α、β，二次相αⅡ、βⅡ，共晶组织(α+β），都是由α相和β相两个相组成，所以将α相和β相称为合金的相组成物。如初晶α和二次相αⅡ的结构、成分均相同，所不同的只是形态、分布及大小。相组成物共晶相图在显微下观察都能清晰的组织组成物从相的角度看，初晶共晶相图

平衡结晶的显微组织共晶相图平衡结晶的显微组织共晶相图共晶相图共晶相图组织组成物相组成物共晶相图组织组成物相组成物共晶相图冷却到室温时，初生相α转变两部分：初α（成分为f点）和βⅡ（成分为g）先计算从初α中析出的βⅡ的量，剩下的就是室温下的初α量。βⅡ%=βⅡmax%×初α%共晶相图冷却到室温时，初生相α转变两部分：先计算从初α中析出共析转变的相图共析转变：由一个固相恒温下同时析出成分、结构均不相同的两个新固相的过程。cde线：共析线；d点：共析点；在td温度下：发生共析反应，反应式：γd→αc＋βe共析体或共析组织：（α＋β）两相组成机械混合物。相组成：α＋β组织特征：共析组织细小均匀。因为共析转变温度较低，原子扩散困难所致。共析相图共晶相图共析转变的相图cde线：共析线；d点：共析点；共析体或共析组材料科学基础秦文静60215746qq:78976819E-mail：wjqin@材料科学基础秦文静杠杆定律2匀晶相图3共晶相图4上节回顾1杠杆定律2匀晶相图3共晶相图4上节回顾1上节回顾

概念相组元相平衡自由度临界点应用相律f=c-p+n二元相图相图的建立相图中重要的线相图中重要的区域液相区固相区ABTATBLαL+α液相线固相线两相共存区上节回顾概念液相区固相区ABTATBLαL+α液相杠杆定律

从相图中得到的信息材料发生相变的温度和相变的类型得到某一温度下两相的成分得到某一温度下两相的相对含量ABTATBLαL+αc杠杆定律从相图中得到的信息ABTATBLαL+αc杠杆定律AB50%TATBt/℃Lα液相的含量

固相的含量

液相中A组元的含量固相中A组元的含量相的相对含量

相的成分

液相中B组元的含量固相中B组元的含量杠杆定律AB50%TATBt/℃Lα液相的含量固相的含杠杆规则

ABCoCLCαTATBT1LαL+αabo杠杆定律液相线

液相成分随温度变化而变化的平衡曲线固相线固相成分随温度变化而变化的平衡曲线杠杆规则ABCoCLCαTATBT1LαL+αabo成分为C0的材料在t1温度时处于液、固两相平衡状态

由以上两式可以得出

o杠杆定律ABCoCLCαTATBT1LαL+αabo成分为C0的材料在t1温度时处于液、固两相平衡状态由以上两

杠杆规则示意图杠杆定律杠杆规则示意图杠杆定律杠杆定律杠杆定律的适用范围：只适用于相图中的两相区只能在平衡状态下使用支点为合金的成分点，两个端点为给定温度时两相的成分ABCoCLCαTATBT1LαL+αabo杠杆定律杠杆定律的适用范围：ABCoCLCαTATBT1L匀晶相图

匀晶相图匀晶相图：两组元在液态和固态都能无限相互溶解的二元合金系相图。匀晶转变：由液相直接结晶出单相固溶体的过程。（一般用L→α表示）二元匀晶相图：

Cu-Ni、Au-Ag、Au-Pt、Fe-Cr、Cr-Mo、Fe-Ni、Gd-Mg、Mo-W……NiO-CoO、CoO-MgO、NiO-MgO……匀晶相图匀晶相图匀晶相图

二元匀晶相图——Cu-Ni相图平衡凝固：凝固过程在极其缓慢的冷却条件下进行。平衡组织：在极其缓慢冷却条件下凝固所得到的组织。匀晶相图二元匀晶相图——Cu-Ni相图平衡凝固：凝固过程在匀晶相图

平衡结晶过程匀晶相图平衡结晶过程匀晶相图

结晶特点由形核和长大来完成结晶过程。

凝固在一温度范围内进行（实际需要一定的过冷度）

。

凝固过程中液体和固体的成分在不断变化。温度不断下将时，固体量不断增加；温度不变，液固数量维持平衡不变。匀晶相图结晶特点匀晶相图

扩散（平衡凝固）先凝固出的固相中含Ni%量最高，由里向外向液相中扩散，Ni扩散方向（α1→α2→L2）。固相外层的液相中含Cu%量最高,由外向里向α1中扩散，Cu扩散方向（L2→α2→α1）。原子扩散示意图匀晶相图扩散（平衡凝固）原子扩散示意图匀晶相图有极值的匀晶相图(a)具有极大点；(b)具有极小点匀晶相图有极值的匀晶相图(a)具有极大点；(b)具有匀晶相图

有晶型转变的匀晶相图Ce-La相图Zr-Ti相图匀晶相图有晶型转变的匀晶相图Ce-La相图Zr-Ti相共晶相图

共晶相图共晶转变（共晶反应）：由一个液相同时结晶出两个不同固相的过程。共晶组织或共晶体：共晶转变的产物（两个固相的混合物）二元共晶相图：当两组元在液态能无限互溶，在固态不互溶或只能有限互溶，并发生共晶转变，形成共晶组织的相图。

Pb-Sn，Pb-Sb，Cu-Ag，Al-SiAl2O3-ZrO2共晶相图共晶相图共晶相图

简单共晶相图两组元的混合物使合金的熔点比各组元低，液相线从两端纯组元向中间凹下,两条液相线的交点所对应的温度称为共晶温度。LA+BABL+AL+BwB%

完全不互溶

部分互溶共晶相图简单共晶相图两组元的混合物使合金的熔点比各组元低，相图分析Lαβα+βL+αL+β液相线液相线固相线固相线固溶线固溶线共晶相图相图分析Lαβα+βL+αL+β液相线液相线固共晶相图

固溶线固溶线固溶线αB原子溶入A基体中形成的固溶体βA原子溶入B基体中形成的固溶体固溶线（固溶度曲线）：反映不同温度时的溶解度变化：随温度降低A溶B的能力减小，B以二次相的形式析出。αβ共晶相图固溶线固溶线固溶线αB原子溶入A基体中形成的Lαβα+βL+αL+β共晶转变？Lαβα+βL+αL+β共晶转变？共晶相图

共晶反应一个液相同时析出两种固相的反应，称为共晶反应根据相律，三相平衡时有

f=c-p+1=2-3+1=0三个平衡相的成分及反应温度都是确定的，在冷却曲线中出现一个平台。共晶相图共晶反应共晶相图

专有名词共晶成分（低共熔组成）共晶温度（低共熔温度）共晶点在相图中由共晶成分和共晶温度确定的点。（低共熔点）共晶相图专有名词共晶成分（低共熔组成）共晶相图

相图的分析——Pb-Sn合金相成分Lαβα+βL+αL+βL+α+βPb-Sn共晶相图共晶相图相图的分析——Pb-Sn合金Pb-Sn共晶相图共晶相图

相图的分析——Pb-Sn合金相线adbdacbecfegcdePb-Sn共晶相图共晶相图相图的分析——Pb-Sn合金Pb-Sn共晶相图共晶相图

相图的分析——Pb-Sn合金成分点

ω(Sn)c:19%d:61.9%e:97.5%

合金分类Pb-Sn共晶相图共晶相图相图的分析——Pb-Sn合金Pb-Sn共晶相图

合金Ⅰ的冷却曲线及结晶过程共晶相图合金Ⅰ的冷却曲线及结晶过程共晶相图共晶相图

合金Ⅰ的平衡结晶的显微组织组织特征：黑色α基体分布着白色细小的β相。500×共晶相图合金Ⅰ的平衡结晶的显微组织500×共晶相图

合金Ⅱ的冷却曲线及结晶过程共晶成分共晶相图合金Ⅱ的冷却曲线及结晶过程共晶相图

合金Ⅱ的平衡结晶的显微组织共晶合金组织特征：α和β呈层片状交替分布，其中黑色为α，白色为β。共晶相图合金Ⅱ的平衡结晶的显微组织共晶相图

合金Ⅲ的冷却曲线及结晶过程共晶相图合金Ⅲ的冷却曲线及结晶过程共晶相图

合金Ⅲ的平衡结晶的显微组织亚共晶合金组织特征：暗黑色树枝状是初晶α，其中白色颗粒为βⅡ

，黑白相间分布的是共晶组织（α+β）。共晶相图合金Ⅲ的平衡结晶的显微组织共晶相图

合金Ⅳ的冷却曲线及结晶过程共晶相图合金Ⅳ的冷却曲线及结晶过程