用集团变分法计算合金相图
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第八讲二元合金相图的建立第三节二元合金相图的建立一、主要内容:二元合金相图的表示方法二元合金相图的测定方法相律及杠杆定律二、要点:二元合金相图的表示方法,表象点的概念,二元合金相图的测定方法,相律,杠杆定律三、方法说明:说明二元相图的表示方法及应用,说明二元合金相图的测定方法,说明相律及相律的应用,在说明杠杆定律之前,应说明异分结晶的概念,对杠杆定律进行推导授课内容:一、二元相图的表示方法合金的熔炼都是在常压下进行的,所以合金的状态可以由成分和温度两个因素确定。
二元合金相图通常用横坐标表示成分,纵坐标表示温度。
在成分和温度坐标平面内的任意一点称为表象点。
二、二元合金相图的测定方法建立相图的方法有:实验测定和理论计算两种方法。
热分析法测定二元合金相图的过程:二元相图是根据各种成分材料的临界点绘制的,临界点表示物质结构状态发生本质变化的相变点。
测定材料临界点有动态法和静态法两种方法,如前者有热分析、膨胀法、电阻法等;后者有金相法、X射线结构分析等。
相图的精确测定必须由多种方法配合使用。
下面介绍用室温的冷却曲线,得到各临界点。
图给出纯铜ω(Ni)为30%,50%,70%的Cu-Ni合金及纯Ni的冷却曲线。
由图可见,纯组元Cu和Ni的冷却曲线相似,都有一个水平台,表示其凝固在恒温下进行,凝固温度分别为1083℃和1452℃。
其他3条二元合金曲线不出现水平台,而为二次转折,温度较高的转折点(临界点)表示凝固的开始温度,而温度较低的转折点对应凝固的终结温度。
这说明3个合金的凝固与纯金属不同,是在一定温度范围内进行的。
将这些与临界点对应的温度和成分分别标在二元相图的纵坐标和横坐标上,每个临界点在二元相图中对应一个点,再将凝固的开始温度点和终结温度点分别连接起来,就得到如图所示的Cu-Ni二元相图。
由凝固开始温度连接起来的相界线称为液相线,由凝固终结温度连接起来的相界线称为固相线。
为了精确测定相变的临界点,用热分析法测定时必须非常缓慢冷却,以达到热力学的平衡条件,一般控制在每分钟~0.15℃之内。