三元相图

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三元相图

三元相图

L+ A+ B
L+A+C L+A+B+C
C C B+ B+ L+ L+
C B
A+B+C
A
L+B L+ A+ B
L+A+C L+ A C L+ L
C C B+ B+ L+ L+
e1
四、变温截面图
TA A3 A2 A1 TB E1 E3 TC E C3 C2 C1 E2 B3 B2 B1
A e
e3 e2
L
L+α
α
20
4. 垂直截面
类型一:
B
C
C
A
类型二:
B
C
A
• 从变温截面图可知: • (1)合金冷却过程中相变次序; • (2)转变温度范围; • (3)不同温度下相组成。
第三节 固态互不溶解的三元共晶相图 • 液态无限互溶,固态互不溶解,并且其中 任意两个组元具有共晶转变的三元相图。
一、相图空间模型
B
C
L L+A L+B L+A+C A+B+C L+B+A
A
B
C
34
e1
A e
TA A3 A2 A1 TB E1 TC E3 C3 C2 C1 E B3 B2 B1 E2
B
e2
e3
C
L L+A L+B L+A+C L+A+B L+B+C A+B+C

第五章 三元相图

第五章 三元相图

B
B%
C%
A
← A% C% →
C
b c
a
图 部分浓度三角形
§5.1.2 浓度三角形中具有特定意义的线
1)与某一边平行的直线
C
含对角组元浓度相等
A% d C% c
Bc C% 100% BC
A
B B% 图 平行于浓度三角形某一条边的直线
确定O点的成分 1)过O作A角对边的平行线 2)求平行线与A坐标的截距 得组元A的含量 3)同理求组元B、C的含量
三元系中如果任意两个组 元都可以无限互溶,那么它们 所组成的三元合金也可以形 成无限固溶体,这样的三元合 金相图,叫三元匀晶相图。
相图概况
[1] 特征点: ta, tb, tc- 三个纯组 元的熔点; [2]特征面:液相面、固相面; [3]相区:L, α, L+α。
图 三元匀晶相图
§5.3.1 相图分析
( A B )
Ax nE nA Ee
( A B C )
Ax ne nA Ee
§5.4.2 组元在固态下有限溶解,具有共晶转变的三 元相图
1.相图分析
从占有空间的角度看,固态有限互溶三元共晶相图比固态 完全不互溶三元共晶相图要多三个单相区(α、 β、 γ)和三个 固态两相区(α+β、 β+ γ、 α+ γ)。
图 过成分三角形顶点的变温截面图
图 平行于成分三角形一边的变温截面图
用垂直截面图可以分析合金的平衡结晶过程,了解合金在 平衡冷却过程中发生相变的临界温度,以及可以了解合金在 一定温度下所处的平衡状态。 但是,用垂直截面图不能了解合金在一定温度下的平衡相 成分和平衡相的重量。
图 变温截面图的应用

第六章 三元相图

第六章 三元相图

来计算。
如右图中的合金o,其中的
A
C
相与 相的相对量分别为:
% mo 100%
mn
三元相图中的杠杆定律
% on 100%
mn
6-1 三元相图基础
3. 重心法则:当三元系合金
B
处于三相平衡时,研究它们之间
的成分和相对量的关系,则须用
重心法则。如右图中,O为合金
( )
的成分点,P、Q、S分别为三个
三条三相共晶转变线相交于 a
E点。成分为 E 的液相在该点温
l
度下发生四相平衡共晶转变: f
LE TE A B C
E点称为三元共晶点,其所对应 m
的温度成为四相共晶转变温度。 A
c
e3 k
j
e1
b
e2
p g Eh
C
三元共晶点 E与三个固相的 成分点m、n、p 组成的水平面称 为四相平衡共晶转变平面。
由于第三组元的加入,三个
二元共晶点在三元系中均演化成
为三相共晶转变线 e1E、e2E 和 e3E。当液相成分沿着这三条曲 线变化时,则分别发生三相共晶
转变: e1 E e2E e3E
L AB L BC L AC
a c
e3
l
k
f j
e1
b
e2
m
p
g
A
Eh C
n
B
固态互不溶解的三元共晶相图
6-2 固态互不溶解的三元共晶相图
6-1 三元相图基础
三、三元相图中的杠杆定律及重心法则
1. 直线法则:一定温度下,三元系材料处于两相平衡 时,材料的成分点和其两个平衡相的成分点必然位于同一条 直线上,该规律称为直线法则或三点共线原则。

第八章三元相图

第八章三元相图

第八章三元相图第八章三元相图三元合金系(ternery system)中含有三个组元,因此三元相图是表示在恒压下以温度变量为纵轴,两个成分变量为横轴的三维空间图形。

由一系列空间区面及平面将三元图相分隔成许多相区。

第一节三元相图的基础知识三元相图的基本特点:(1) 完整的三元相图是三维的立体模型;(2) 三元系中可以发生四相平衡转变。

四相平衡区是恒温水平面;(3) 三元相图中有单相区、两相区、三相区和四相区。

除四相平衡区外,一、二、三相平衡区均占有一定空间,是变温转变。

一、三元相图成分表示方法三元相图成分通常用浓度(或成分)三角形(concentration/composition triangle)表示。

常用的成分三角形有等边成分三角形、等腰成分三角形或直角成分三角形。

(一) 等边成分三角形-图形1. 等边成分三角形图形在等边成分三角形中,三角形的三个顶点分别代表三个组元A、B、C,三角形的三个边的长度定为0~100%,分别表示三个二元系(A—B系、B—C系、C—A系)的成分坐标,则三角形内任一点都代表三元系的某一成分。

其成分确定方法如下:由浓度三角形所给定点S,分别向A、B、C顶点所对应的边BC、CA、AB 作平行线(sa、sb、sc),相交于三边的c、a、b点,则A、B、C组元的浓度为:WA = sc = Ca WB = sa= AbWC = sb= Bc注:sa+ sb+ sc = 1 Ca + Ab+ Bc= 12. 等边成分三角形中特殊线(1) 平行等边成分三角形某一边的直线。

凡成分点位于该线上的各三元相,它们所含与此线对应顶角代表的组元的质量分数(浓度)均相等。

(2) 通过等边成分三角形某一顶点的直线位于该线上的所有三元系,所含另外两顶点所代表的的组元质量分数(浓度)比值为恒定值。

(二) 成分的其它表示法1.等腰成分三角形当三元系中某一组元B含量较少,而另外两组元(A、C)含量较多,合金点成分点必然落在先靠近成分三角形的某一边(如AC)附近的狭长地带内。

第八章 三元相图

第八章   三元相图
共晶转变线,这就是3个液相面两两相交所形成的3条熔化沟线e1E, e2E和e3E。当液相成分沿这3条曲线变化时,分别发生共晶转变:
e3 e1
LA+ C
e2
LA+ B
E
L B +C


图中a,b,c分别是组元A,B,C的熔点。在共 晶合金中,一个组元的熔点会由于其他组 元的加入而降低,因此在三元相图中形成 了三个向下汇聚的液相面。其中, ae1Ee3a是组元 A的初始结晶面; be1Ee2b是组元 B的初始结晶面; ce2Ee3c是组元C的初始结晶面
四、三元相图中的杠杆定律及重心定律
3.重心定律
当一个相完全分解成三个新相,或是一个相在分 解成两个新相的过程时,研究它们之间的成分和 相对量的关系,则须用重心定律。 根据相律,三元系处于三相平衡时,自由度为1。 在给定温度下这三个平衡相的成分应为确定值。 合金成分点应位于三个平衡相的成分点所连成的 三角形内。
第八章 三元相图
三元合金系(ternery system)中含有三个组元,因此 三元相图是表示在恒压下以温度变量为纵轴,两个成分变量 为横轴的三维空间图形。由一系列空间区面及平面将三元图 相分隔成许多相区。
8.1 三元相图的基础知识
三元相图的基本特点: (1) 完整的三元相图是三维的立体模型; (2) 三元系中可以发生四相平衡转变。四相 平衡区是恒温水平面; (3) 三元相图中有单相区、两相区、三相区 和四相区。除四相平衡区外,一、二、三相平 衡区均占有一定空间,是变温转变。
二、三元相图的空间模型
三、三元相图的截面图 投影图

三元相图各类图形有等温(水平)截面图、垂直 (变温)截面图、投影图。
1. 等温水平截面图

材料科学基础-第8章-三元相图

材料科学基础-第8章-三元相图
B
L
α C A B L1 S1 L+α L+α n L o L2
7
m
α S2
C
A
第五章 材料的变形与再结晶 L
4、变温截面(垂直截面)图 变温截面(垂直截面) (1)通过成分三角形顶点的截面
α
★ 位于该截面上的所有合金含另外两 顶点组元量之比w 相同。 顶点组元量之比wA/wC相同。 ★ 此图可反映合金在不同温度时所存 在相的种类; 在相的种类;
α
β
γ
L+α L+α+β、α+β+γ 一个四相平衡区:L+α 一个四相平衡区:L+α+β+γ
19
20
2、投影图
E1 A B
o
E E3 E2
C
合金o冷却过程中的相变: 合金o冷却过程中的相变:
L+α L+(α )+α→L+(α )+(α )+α L→ L+α→ L+(α+β)+α→L+(α+β+γ)+(α+β)+α→ )+(α )+α (α+β+γ)+(α+β)+α
A C L L+α α
α B
9
第五章 材料的变形与再结晶
5、投影图
L
α A B
C
10
第五章 材料的变形与再结晶
第二节 固态互不溶解的三元共晶相图
1、相图分析 每个侧面为组元固态下互不溶的二 元共晶相图。 三个共晶点。 元共晶相图。E1、E2、E3三个共晶点。 三个液相面: ★ 三个液相面: tAE1EE3tA、 tBE1EE2tB、 tCE2EE3tC。 三元四相共晶点E ★ 三元四相共晶点E:L→A+B+C ★ 重要的线: 重要的线: 三元三相共晶线E 三元三相共晶线E1E:L→A+B 三元三相共晶线E 三元三相共晶线E2E:L→B+C 三元三相共晶线E 三元三相共晶线E3E:L→A+C

第七章 三元相图

第七章 三元相图

C
← A%
8
Examples
B
determine alloy compositions
90
M:A75B10C15 N:A50B20C30
80 70 60 B% 50
10
20
30
40 C%
50
40
60
30
20 N
10
M
70 80 90
A 90 80 70 60 50 40 30 20 10 9 C ← A%
组元在固态有限相溶
47
a 立体图
相区的立体图 曲面的立体图 曲线的立体图 点
组元在固态互不相溶
48
TA
A3 A2 A1
E3
A
E1
TC
E C3 C2 C1
C
TB B3 B2 E2 B1
B
总立体图
49
相区的立体图
LA
TA
A3 A2 A1
E3
A
两相区
初始结晶面
E1
TC
E C3 C2 C1
C LC
(3) 浓度三角形内任意一点的合金 ——三元合金。
(4)平行于浓度三角形某一边的 直线上的合金,含该线所对顶点组 元的浓度相等。
(5)位于通过浓度三角形某一顶点的直线上的合金,其 所含另外两个组元的成分比例是常数;
14
2. 三元相图中的杠杆定律和重心定律
(1) 直线法则
在一定温度下三组元合金两相平衡时, 合金的成分点和其两个平衡相的成分点 必然位于成分三角形内的一条直线上, 该规律称为直线法则或三点共线法则。
20
30
40
C% 50
2
60
70 80 90

第8章三元相图

第8章三元相图


根据需要只把一部分相界面 的等温线投影下来。经常用 到的是液相面投影图或固相 面投影图。图为三元匀晶相
图的固相液相投影图。
6
8.1 三 元 相 图 基 础
8.1.4 三元相图的杠杆定律及重心定律
1. 直线法则:在一定温度下三组元材料两相平衡时, 材料的成分点和其两个平衡相的成分点必然位于成
分三角形内的一条直线上。
21
8.2 固 态 互 不 溶 解 的 三 元 共 晶 相 图
☆ 投影图应用举例(以合金o为例)
合金组织组成物的相对含量可以利用杠杆法
则进行计算。如合金o刚要发生两相共晶转变
时,液相成分为q,初晶A和液相L的质量分
数为:
22
8.2 固 态 互 不 溶 解 的 三 元 共 晶 相 图
☆ 投影图应用举例(以合金o为例) q成分的液体刚开始发生两相共晶转变时,液体含量几乎 占百分之百,而共晶体(A+C)的含量近乎为零,所以这 时(A+C)共晶的成分点应是过 q点所作的切线与AC边 的交点d。继续冷却时,液相和两相共晶(A+C)的成分 都将不断变化,液相成分沿 qE线改变,而每瞬间析出的 (A+C)共晶成分则可由 qE线上相应的液相成分点作切 线确定。在液相成分达到E点时,先后析出的两相共晶(A +C)的平均成分应为 f(Eq连线与AC边的交点)。因为 剩余液相E与所有的两相共晶(A+C)的混合体应与开始 发生两相共晶转变时的液相成分q相等。因此合金o中两相 共晶(A+C)和三相共晶(A+B+C)的质量分数应为

相 图
25
8.3 固 态 有 限 溶 解 的 三 元 共 晶 相 图
8.2 固态有限溶解的三元共晶相图
8.3.1 相图的空间模型 1.相图分析
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用水平面去切空间模型 —三角形 所以水平截面上的三相区 是三角形(边是直线)
5.12.2 几种典型的三相平衡三元系
1. 两个共晶、一个匀晶二 元系组成的三元系 1) 空间模型 • 曲面 液相面 空间模型中最上面 的两个曲面 (TATCe1e), (TBee1) 固相面 (TATCa1a), (TBbb1) 溶解度曲面 (aa1c1c), (bb1dd1) 三相区界面
5.10 三元相图的基本概念
三元相图水平截面
5.10 三元相图的基本概念
三元相图垂直截面
5.10 三元相图的基概念
A
5.10.1 成分表示方法
b a’
a. 等边三角形 B 1) 成分三角形 2) 三角形中的点如何表示成分 XA=Ca, XB=Ab, XC=Bc, 可证: XA+XB+XC=100%
5.14 包共晶系
5.15包晶相图 包晶相图
5.15
三元包晶相图
5.15.1 特点 1、存在四相平衡包晶反应 LP+αa+βb——γc 2、四相平衡区的上方一个三相平衡区,下方三个三相平衡区 L+α+β…………L+α+β+γ…………L+α+γ L+β+γ α+β+γ
5.15 包晶相图 5.15.2 空间模型
可能是:
L——β+γ 或 L+β——γ
5.14 包共晶系 5.14.1 概述
即无论是上方和下方各种搭配都可能, 即无论是上方和下方各种搭配都可能,关键是包共晶反应的 温度必须在两个二元系的三相平衡反应温度之下, 温度必须在两个二元系的三相平衡反应温度之下,在另一个 二元系的三相平衡反应温度之上。 二元系的三相平衡反应温度之上。 四相平衡反应面的上下接口:
5.11.2 垂直截面 二元相图的垂直曲面有两种形式: 1、固定某一组元含量:类似于二元匀晶相图, 但两端不封口,且两端不代表组元 2、截面通过三角形某一顶点 一端封口
5.11 三元匀晶相图
5.11 三元匀晶相图 5.11.2 垂直截面
垂直截面的用途?
确定在截面范围内的材料组织和相变温度
注意!
(1)不能用杠杆定理 (2)使用前必须弄清垂直截面测定的条件
5.11 三元匀晶相图
5.11.3 水平截面 平行于底面三角形底的平面截立体模型-水平截面
5.11.4 相平衡与连接线
5.11 三元匀晶相图
1)连接线:共轭曲线对应点的连线 自由焓— 成分曲面公切面切点连线 2)用途:计算 两相平衡时各相 的相对百分数。 3)连接线的确定: 实验测定。
5.11.5 等温线投影图
5.12 三相平衡三元系
(aa1e1e) , (bb1e1e), (aa1b1b)
相区 单相区 三个: L相区, α相区, 两相区三个:L+α, L+β, α+β 三相区:L+α+β
5.12 三相平衡三元系 β相区
5.12 三相平衡三元系 5.12.2 几种典型的三相平衡三元系
三相区的上下端封闭为直线: (aeb), (a1e1b1)
三相区的反应开始面: (aee1a1), (ee1b1b) 三相区的反应终止面: (aa1b1b)
5.12.2 几种典型的三相平衡三元系 • 将空间模型中的单变量线投影到底面成分三角形 • 从投影图可以看出在三相区内温度变化时,各相成 分变化的走向 2) 投影图 • 从投影图可以看出各相区的投影,从而对成分进行区划 • 根据投影图可以做出各种成分的热分析曲线示意图
5.12.2 几种典型的三相平衡三元系
5.12 三相平衡三元系
两包晶、 2. 两包晶、一匀晶构成的三元相图
(a)共晶三相平衡
(b)包晶三相平衡区
5.12.2 几种典型的三相平衡三元系
5.12 三相平衡三元系
3、一共晶、一包晶、一匀晶构成的三元相图 一共晶、一包晶、
三相区分成两部分
5.13 四相平衡共晶系
1、作法:将每个三相区 的三条棱边(单变量线) 投影到成分三角形 2、用途: a、可得到各个面的投影 b、可得到各相区的投影 c、各种成分的平衡冷却 过程 d、组织分区图
5.13.4 综合投影图
5.13 四相平衡共晶系
5.13 四相平衡共晶系
5.13.4 综合投影图
5.13 四相平衡共晶系
5.13.4 综合投影图
4) 成分三角形中的特殊的点和线 顶点: 纯组元 三条边上的点: 二元系中的材料
A
a’
a
B M 平行于三角形某边的直线: 此材料中和边相对的组元含量相等
C
过三角形顶点的直线: 对应的材料中两组元浓度比相等
5.10 三元相图的基本概念 5.10.1 成分表示方法
b.直角三角形表示法 P点的成分: XB=Ab, XC=Ac, XA=1-XB-XC c、其它表示法 (1)等腰成分三角形 (2)局部图形
相区界面 1、液相面 TAe1pp2 TBe1pp3 TCp2pp3 2、固相面 TAa1aa2 TBb1bb2 TCc2cc3
5.13
四相平衡共晶系
特点: 1、发生 L——α+β+γ α β γ 四相平衡共晶反应 2、四相平衡反应温度小于各 二元系三相平衡反应温度
5.13.1 空间模型
曲面 1. 液相面 ae1Ee3 2. 固相面 be1Ee2 ce3Ee2 afml bgnh ckpi 3、三相共晶反应区界面 L+α+β 反应开始 le3Em e3Epk lkpm fe1Em e1Eng fgnm he2En e2Epi hipn L+β+γ L+γ+α
5.14 包共晶系
5.14 包共晶系
综合投影图
5.14.2 典型实例一 5. 典型成分的平衡冷却过程分析 (成分O)
5.14 包共晶系
5.14.2 典型实例一
5.14.2 典型实例一
5.14 包共晶系
5.14.2 其它实例
5.14 包共晶系
5.14.2 其它实例
5.14 包共晶系
5.14.2 其它实例
第五章-II
三元相图
1. 基本概念:成分表示法、公切面法则、杠杆定理和重心法则 2. 二相平衡(匀晶)三元系 3. 三相平衡三元系 三相平衡区 共晶 4. 四相平衡三元系 包共晶 包晶 5. 形成化合物的三元系
6. 实用三元相图
四相平衡小结: 三相区、四相区的特征
5.10
三元相图的基本概念
三元系: 三个组元组成的合金系 独立变量:温度 T 组元浓度 XA、XB (XC=1-XA-XB) 三元相图的几何形状 : 完整的三元相图: 空间三维模型 实用三元相图: 平面图(截面图和投影图)
5.10.3 杠杆定理和重心法则
共线法则:当三元系处于两相平衡时,此两相的 成分点和材料的成分点位于成分三角形的同一直 线上。此线即为连接线。
5.10 三元相图的基本概念 5.10.3 杠杆定理和重心法则
1)杠杆定理 成分三角形中有一点O,该点代表的材料由两相 组成 ,其中: a点表示 α相的成分, b点表示β 相的 成分 则:两相的百分数分别为:
5.14 包共晶系 5.14.2 典型实例一 1、空间模型 1)液相面 A0E2Pp B0E1Pp 2) 固相面 A0dai B0ebf 3) 三相平衡区界面 L+α+β 相区 上端封口,下端△abP dpPa(开始) deba(终止) pPbe(终止) C0E2PE1 C0hcg
5.14.2 典型实例一 L+α+γ 相区 上端封口,下端△aPc iaPE2(开始) hcPE2(开始) iach(终止) L+β+γ 相区 上端△cPb, 下端封闭成一条直线。 gE1Pc(开始) fE1Pb(开始) cgfb(终止) α+β+γ 相区 上端△abc, 下端△a1b1c1 三个侧面 aa1c1c aa1b1b bb1c1c
垂直截面的缺陷:限于某一组元固定的材料 水平截面的缺陷:限于某一固定温度 投影图:将不同 水平截面上的液相线和固相线分别投影到两个 成分三角形内,得到等温线投影图,反映不同温度的状态。 用途:研究凝固过程
5.11.6. 组元在固态时有限固溶的匀晶相图 有些组元之间在固态下有限固溶,此时相图中会出现两 相区,它由溶解度曲面包围而形成。 1)一对组元有限固溶 一对共轭曲面
5.13 四相平衡共晶系
α γ
β
5.13.1 空间模型 4、四相平衡区 mnp
5.13 四相平衡共晶系 发生四相平衡反应: LE——αa+βb+γc
5.13 四相平衡共晶系
5.13.2 水平截面
5.13 四相平衡共晶系
5.13.3、 5.13.3、垂直截面
5.13 四相平衡共晶系
5.13.4 综合投影图
5.12.2 几种典型的三相平衡三元系
5.12三相平衡三元系 三相平衡三元系
3)水平截面 截面的高度不同,所得的 截面也不同。
用水平截面可以得知在相应温度下各 相区的成分范围,及各种成分的材料 在此温度下的组成相。
5.12.2 几种典型的三相平衡三元系
5.12 三相平衡三元系
4)垂直截面
• 可以根据需要在不同的位置截 得垂直截面 • 用垂直截面可以准确地得到截面成 分范围内各成分材料在各温度下的 组成相 • 对于三元相图,不能在垂直截面上 用杠杆定理
5.11. 三元匀晶相图 5.11.6 组元在固态时有限固溶的匀晶相图
2) 两对组元有限固溶
两对共轭面
5.11 三元匀晶相图 5.11.6 组元在固态时有限固溶的匀晶相图
3) 三对组元有限固溶
三对共轭面
共轭面之间可以是互相独立,也可能相交
5.12
三相平衡三元系
5.12.1 三相平衡区
空间模型: 三棱边是曲线的三棱柱 三条棱边称之为单变量线
5.13 四相平衡共晶系
5.13.4 综合投影图
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