材料科学基础chp_8_三元相图资料

2020/6/2
T℃等温面
A
B
L+α
α
N
K
M
O
K
bL
C
ML T
L+α
α K
O
返回
N K
2020/6/2
截面两相区不能代表两相浓 度，且不能用杠杆定律确定 两相相对量。
返回
变温截面的功能：
• 定性地揭示不同成分的系统的结晶过程 • 确定相变的临界温度 • 不能揭示多个平衡相的成分，故也不能揭示各平 衡相的质量分数
M
=
xA xC
N
=
EC AE
= 常数
N
PQ E
%A
xAN xAM C
2020/6/2
返回
8.2 平衡相的定量法则
B
一、直线定律
• 已知成分的两合金P、Q，熔 配成新合金R，R必在PQ连
α Oβ
线上，且在重量重心上。
PR Q
wP RP = wQ RQ
A
C
• 成分为O的合金,分解为αβ两相，则αβ连线必过O点。
2020/6/2
返回
• 由合金O，分解成αβγ三个相，
则O位于△αβγ的重量重心处。
B
• 各相相对量：
w
%
=
o ' '
100%
o '
w
%
=
100%
'
o ' w % = ' 100%
β
γ’ O α’
α β’
A
γ
C
2020/6/2
返回
8.3 三元匀晶相图
一、立体图
• 熔点：TA、TB、TC • 二元匀晶相图：
在TE等温四相面以上有三个三相区，以下有一个，称 为3/1转变。
三相区由三相平衡三角形滑动而成。三相区棱边为三
个相的浓度变温线。
E
e
αβ
2020/6/2
L→α+β α
β L
γ
β
α
γ
返回
• 四相面：L+α+β+γ； 反应式：LE→(α+β+γ)共 f=0 水平面
★ 相区接触法则：
α
• 以面相邻相数差一
第八章 三元相图
• 三维空间立体图 • 多元可作伪三元处理
2020/6/2
返回
章 目 录：
8.1 三元合金相图的表示方法 8.2 平衡相的定量法则 8.3 三元匀晶相图 8.4 三元共晶相图 8.5 其它三元相图 8.6 举例
2020/6/2
返回
8.1 三元合金相图的表示方法
一、浓度三角形
三元合金组元 A、B、C，应满足约束条件：
O
个三元合金。如图O点
A
xa D xb
C
%A
xa + xb + xc = 100 % = 边长
2020/6/2
返回
二、△中具有特殊意义的线
• 平边线等浓度关系： P、Q合金，B组元相等
• 顶角线等比浓度关系：
B xCM
%B
M
xCN
F %C
任意两点M、N合金， A、C组元浓度之比相等。
xB
A
xA xC
γ
(α+β)
C
βⅡ+γⅡ
室温组织：α+(α+β)+βⅡ+γⅡ
α
2020/6/2
返回
特殊成分的合金：
• O合金（线接触） 单(L)→三(L+α+β)→
Aα
e1
O
M
E
e2
→双(α+β)→三(α+β+γ)
γ
• M合金（线接触）
C
单(L)→双(L+α)→双(α+γ)→三(α+β+γ)
xA + xB + xC = 100%
B
↑
• 独立变量为二，需用平面表示。
常用直边三角形和等边三角形表 xB
O
示，统称为浓度三角形。
2020/6/2
A
xC
返回
→C
等边三角形表示法：
• 浓度三角形顶点代表纯组元
• 三角形的边代表二元合金
%B
AB = BC = CA = 100%
B
xc
%C
• 三角形内任意一点都代表一 xb
L+α
α
A
2020/6/2
返回
• 双相区： L+α、L+β、L+γ、α+β、α+γ、β+γ； 一对成分共轭面包围的空间区域，两平衡相的浓度在
共轭面上按蝴蝶规律变化。 f=2
e1
e1
e2
E
A
2020/6/2
L+α
α+β
返回
三相区： • L+α+β、 L+α+γ、 L+β+γ、 α+β+γ
f=1L→α+β、L→α+γ、 L→β+γ
A T3
T4 T5
T2
T1 α
B
O
L
C
TB > TA > TC
2020/6/2
返回
• 等温截面图中，两相区平衡 相成分及相对量的确定，只 能由实测才知道。
• 连接线的方向，可根据纯组 元熔点高低大致判定。 ∵ TA>TC，低温相α偏向于A。
• 垂直截面两相区不能代表两 相浓度，且不能用杠杆定律 确定两相相对量。
L+α O xL
L
C
2020/6/2
TB>T2>TA
BA
L+α α B
L
C
TC>T4
BA
B
α
C
返回
三、垂直截面图
TA
f=0
L TA
L+α f=1
L
TB
L+α
α
α
A
TC
Hale Waihona Puke BAa• 两相区由一对共轭线包围 • 平衡相浓度不在共轭线上
a
C
TB>TA> TC
2020/6/2
返回
四、凝固过程
• 结晶过程中，两 平衡相浓度按蝴蝶 形规律变化。
• 以线相邻相数差二或零
• 以点相邻相数差三
β
L E
γ
2020/6/2
返回
二、投影图
12
e1
Aα
97
11
5
E
e2
3
4 β
B
8 10
6
12
e3
2020/6/2
γ C
返回
三、平衡结晶过程
• Ⅰ合金：
L L + L+ +
L
室温组织：α固溶体
• Ⅱ合金：
e1
A Ⅰ Ⅱα LⅢ+α+β α+β+γ
L+α+γE
e2
γ
βB
e3
L L+ + + +
L
2020/6/2
Ⅱ
Ⅱ Ⅱ
返回
C
室温组织： α+βⅡ+γⅡ
• Ⅲ合金：
AⅠ
Ⅱ
单(L)→双(L+α) →三(L+α+β)
→双(α+β) →三(α+β+γ)
e2
e1
LⅢ+α+β α+β+γ
E
βB
e3
L L ( + )
Ⅱ
Ⅱ Ⅱ
A-B、A-C、B-C • 固液相面：（共轭） • 单相区：L、α • 双相区：L+α
DL
TB
TA
E
D L+Dα
E
E
α
A
TC
B
C
TB > TA > TC
2020/6/2
返回
二、等温截面图
A
• 两相区由
T1>TB
L
一对共轭线
包围，两平
C
衡相浓度在
共轭线上，
A
TA>T3>TC α xα
用连接线连 接（实测）
2020/6/2
返回
8.4 三元共晶相图（3/1转变）
一、立体图
TB
由相 三图 个发 二展 元而 共来 晶。
TA
α
e1
β
e3
e2
TC
E
B
γ
2020/6/2
A C
TA> TB > TC > e1 > e2 > e3 > TE
返回
相 区：
• 单相区：L、α、β、γ f=3 任意形状空间区域。 与三个两相区衔接。
w
%
=
o
100%
w
%
=
o
100%
2020/6/2
返回
二、重心定律
• 已知成分的三个合金P、Q、N，
B
熔配成一个新的合金R，R成分
点必在△PQN内，且在△重量
Q
重心上。
wP·RP = wQ ·RQ = wN ·RN
nR p
Pq
N
A
C
• 证：将PQ合金按直线定律熔配
成n，再由n和N按直线定律熔
配成R。