2.2-二元相图的基本类型

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合金，是由两种或两种以上的金属与非金属经一定方 法所合成的具有金属特性的物质。 ➢ 金属材料合金品种非常多。 ➢ 每一合金系中还可以改变各组元的相对含量，形成
许多合金品种
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2.2 二元相图的基本类型 单击此处编辑母版标题样式 Basic types of two-component phase diagram
( Binary isomorphous diagrams)
2.相图分析
①特性点：纯铜的熔点A为1083℃，纯镍的熔点B为1455℃。
②特征线：液相线 ，固相线。 ③相区与基本相： 液相线
T/℃
1500 1400 1300
1200
1100
L 液相区
液固两相区
L+α
纯镍熔点 1455℃
1000
纯铜熔点 1083℃
这些特性线将相图划分出一些区域，称为相区;最后，在各相区 内填入相应的“相”的名称。
合金成分： ① Ni 30%
Cu 70% ② Ni 50%
Cu 50% ③ Ni 70%
Cu 30%
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图2-7 用热分析法建立Cu-Ni相图
2.2.1 相图的建立 Setting-up of phase diagrams
2.2.1 相图的建立
( S•et单ting击-u此p of处ph编ase辑di母agr版ams文) 本样式 2( .•I2s.o第2m匀o二rp晶h级o相us图d—iag—ra学m-习th二e 元fo相un图dat的io基n 础of studying two-component ph•ase第di三agr级am )
•建立相图的方法有实验测定和理论计算两种，但目前所
使用的相图大部分都是根据大量实验结果绘制出来的。
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2.2.1 相图的建立 Setting-up of phase diagrams
配制一系列不同成分的合金，测出其从液态到室温的冷却曲线 （合金与纯金属不同），求得各相变点；
把这些特性点标在温度-成分的坐标图纸上，把相同意义的特性 点联结成线；
2.2.3 共晶相图——学习二元相图的关键
• 第四级 ( The eutectic phase diagram-the key to study two-component phase d2i.a•2g.r第4am包五)晶级相图特征 ( Characteristics of peritectic phase diagram )
任何二元相图都可以看成由几类基本类型的相图 迭加、复合而成。
有关相图的基本概念： • 合金状态 一定条件下合金有哪几个相组成 • 相变 • 临界点 相变的温度 • 相图 反映在平衡条件下，合金的状态同温度、成分
之间关系的图形。
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2.2.2 匀晶相图—学习二元相图的基础
( Binary isomorphous diagrams) 1. 匀晶相图与匀晶转变
4.杠杆定律及其应用
杠杆定律：在合金相图中的两相区(如液相和固相)内，若给定某一 温度，就能确定在该温度下两平衡相(如液、固两相)的成分，以及 在该温度下两平衡相(如液、固两相)的相对质量。
图2.9 杠杆定律的证明
11i合金，在某温度时， 液相中Ni成分为x1，固相中Ni成分为x2， 求该温度下，已结晶出固溶体α和剩余液 相L的质量分数。
α
固相区
固相线
Cu
25% 50% 75%
Ni
8
Ni%
3.固溶体合金的平衡结晶过程分析
1455℃
K
1083℃
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3.固溶体合金的平衡结晶过程分析
K合金的平衡结晶过程，其特点是: •固溶体合金的平衡结晶是变温结晶的过程。 •液态金属在无限缓慢冷却条件下，冷却到一定温度范围内进行结晶， 而且在结晶过程中固溶体的成分沿着固相线变化(即α1→α2→α3→α4)， 而液相的成分沿液相线变化(即l1→l2→l3→l4) 。这就是固溶体合金的 平衡结晶规律。
2.2.5 具有稳定化合物相图(Phase diagrams with stable compound)
2.2.6 具有共析反应的相图(Phase diagrams with eutectoid reaction) 2.2.7 二元合金相图与性能之间的关系
(Relationship between properties and phase diagrams of binary alloys)
➢ 杠杆定律仅适用于两相区，用于求 两平衡相的成分及其相对质量。
L L+α x2 α
设合金总质量为W(100%即1)，液相的质量
分数为WL,固相的质量分数为Wα，则
WL+ Wα=W(即1)
(1)
那么 WL·x1+ Wα·x2=W·k (2)
解(1)和(2)组成的方程:
WL=(x2-k)/(x2-x1); Wα=(k-x1)/(x2-x1)。 将换成相图中的线段，及质量分数用百分数 表示，则：
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2.2.1 相图的建立 Setting-up of phase diagrams
•相图是表示材料(合金)体系中材料(合金)的状态与温度、成
分间关系的简明图解，清楚表明了材料中各种相的存在范围 以及相与相之间的关系。
•相图中的相是指平衡相，它不反映时间因素的影响。 •材料在一定成分和一定温度下的相状态，以及当成分 和温度改变时相状态的变化,可用温度—成分坐标系的 图示明确而系统地表示出来。
➢ 两组元在液态和固态下均可以以任意比例相互溶解，即在固态下 形成无限固溶体的合金相图称为匀晶相图。
➢ 例如：Cu-Ni、Fe-Cr等合金相图。 ➢ 在这类合金中，结晶时都是从液相结晶出单相固溶体，这种结晶
过程称为匀晶转变。 ➢ 几乎所有的二元合金相图都包含匀晶转变部分。
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2.2.2 匀晶相图—学习二元相图的基础
x1
x1k
WL
x2
kx2
Wa
WL=kx2/x1x2×100%; Wα=x1k/x1x2×100%;
两相相对质量之比为：WL/ Wα=kx2/x1k。
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4.杠杆定律及其应用
➢ 所求得的两平衡相相对质量之间的 关系与力学中的杠杆定律颇为相似， 因此称为“杠杆定律”。
➢ 杠杆定律说明:某合金两平衡相的质 量分数(WL与Wα)之比等于该两相成 分点到合金成分点距离的反比，即 线段xx2与x1x之比。