上海交通大学 材料科学基础第七章 二元相图及其合金的凝固
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第7章二元系相图及其合金的凝固7.1相图的表示和测定方法 (1)7.2相图热力学的基本要点 (3)7.3二元相图分析 (6)7.4 二元合金的凝固理论 (19)7.5高分子合金概述 (23)在实际工业中,广泛使用的不是前述的单组元材料,而是由二组元及以上组元组成的多元系材料。
多组元的加人,使材料的凝固过程和凝固产物趋于复杂,这为材料性能的多变性及其选择提供了契机。
在多元系中,二元系是最基本的,也是目前研究最充分的体系。
二元系相图是研究二元体系在热力学平衡条件下,相与温度、成分之间关系的有力工具,它已在金属、陶瓷,以及高分子材料中得到广泛的应用。
由于金属合金熔液粘度小,易流动,常可直接凝固成所需的零部件,或者把合金熔液浇注成锭子,然后开坯,再通过热加工或冷加工等工序制成产品。
而陶瓷熔液粘度高,流动性差,所以陶瓷产品较少是由熔液直接凝固而成的,通常由粉末烧结制得。
高分子合金可通过物理(机械)或化学共混制得,由熔融(液)状态直接成型或挤压成型。
本章将简单描述二元相图的表示和测定方法,复习相图热力学的基本要点,着重对不同类型的相图特点及其相应的组织进行分析,也涉及合金铸件的组织与缺陷,最后对高分子合金进行简述。
7.1 相图的表示和测定方法二元系比单元系多一个组元;它有成分的变化,若同时考虑成分、温度和压力,则二元相图必为三维立体相图。
鉴于三坐标立体图的复杂性和研究中体系处于一个大气压的状态下,因此,二元相图仅考虑体系在成分和温度两个变量下的热力学平衡状态。
二元相图的横坐标表示成分,纵坐标表示温度。
如果体系由A,B两组元组成,横坐标一端为组元A,而另一端表示组元B,那么体系中任意两组元不同配比的成分均可在横坐标上找到相应的点。
二元相图中的成分按现在国家标准有两种表示方法:质量分数(ω)和摩尔分数(x)。
若A,B组元为单质,两者换算如下:式中,ωA ,ωB 分别为A ,B 组元的质量分数;A rA ,A rB 分别为组元A ,B 的相对原子质量;x A ,x B 分别为组元A ,B 的摩尔分数,并且ωA +ωB =1(或100%),x A +x B =1(或100%)。
材料科学基础名词解释(上海交大第二版)第一章原子结构结合键结合键分为化学键和物理键两大类,化学键包括金属键、离子键和共价键;物理键即范德华力。
化学键是指晶体内相邻原子(或离子)间强烈的相互作用。
金属键金属中的自由电子与金属正离子相互作用所构成的键合称为金属键。
离子键阴阳离子之间通过静电作用形成的化学键叫作离子键共价键由两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而形成的化学键。
范德华力是借助临近原子的相互作用而形成的稳定的原子结构的原子或分子结合为一体的键合。
氢键氢与电负性大的原子(氟、氧、氮等)共价结合形成的键叫氢键。
近程结构高分子重复单元的化学结构和立体结构合称为高分子的近程结构。
它是构成高分子聚合物最底层、最基本的结构。
又称为高分子的一级结构远程结构由若干个重复单元组成的大分子的长度和形状称为高分子的远程结构第二章固体结构1、晶体:原子在空间中呈有规则的周期性重复排列的固体物质。
晶体熔化时具固定的熔点,具有各向异性。
2、非晶体:原子是无规则排列的固体物质。
熔化时没有固定熔点,存在一个软化温度范围,为各向同性。
3、晶体结构:原子(或分子、离子)在三维空间呈周期性重复排列,即存在长程有序。
4、空间点阵:阵点在空间呈周期性规则排列,并具有完全相同的周围环境,这种由它们在三维空间规则排列的阵列称为空间点阵,简称点阵。
5、阵点:把实际晶体结构看成完整无缺的理想晶体,并将其中的每个质点抽象为规则排列于空间的几何点,称之为阵点。
6、晶胞:为了说明点阵排列的规律和特点,在点阵中取出一个具有代表性的单基本元(最小平行六面体)作为点阵的组成单元,称为晶胞。
7、晶系:根据六个点阵参数间的相互关系,将全部空间点阵归属于7中类型,即7个晶系,分别为三斜、单斜、正交、六方、菱方、四方和立方。
13、晶带轴:所有平行或相交于某一晶向直线的晶面构成一个晶带,此直线称为晶带轴。
属于此晶带的晶面称为共带面。
14、晶面间距:晶面间的距离。