《合金相结构》PPT课件.ppt

5/13/2019,刘志勇 14949732,1,1、固溶体 2、化合物 3、陶瓷晶体相 4、玻璃相 5、分子相,所有材料都是由不同结构的各种相组成。,5/13/2019,刘志勇 14949732,2,固溶体仍然保持溶剂的晶体结构,固溶体的结构特点,晶格畸变和点阵常数变化,溶质原子分布的微观不均匀性和长程有序,5/13/2019,刘志勇 14949732,3,晶格畸变和点阵常数变化,溶质原子与溶剂原子存在尺寸差别，使溶剂原子排列的规则性受到干扰，产生点阵畸变,点阵畸变导致固溶体的能量增加，引起结构状态的不稳定性，导致点阵常数的改变,5/13/2019,刘志勇 14949732,4,置换式固溶体点阵常数变化,置换式固溶体的点阵常数随溶质原子的成份而连续变化,溶质原子半径大于溶剂原子时，固溶体的点阵常数随溶质原子的含量增加而增加,溶质原子的半径小于溶剂原子的半径则引起点阵常数减少,可以用韦加（Vegard）定律来表示固溶体点阵常数a与成分x的关系,xa=a1+（a2-a1）x,式中，a1、a2分别表示溶剂原子和溶质原子的点阵常数，x表示溶质含量,固溶体的点阵常数不只是受尺寸因素的影响，实际金属固溶体的点阵常数与用公式求出的数值有偏离,5/13/2019,刘志勇 14949732,5,间隙式固溶体点阵常数变化,间隙式固溶体,不管溶质原子的半径比溶剂原子的半径大还是小，随着溶质原子的加入，固溶体的点阵常数总是随着溶质原子的加入而增大,5/13/2019,刘志勇 14949732,6,溶质原子分布的微观不均匀性和长程有序,溶质原子分布并不均匀，可能出现偏聚、短程有序的微观不均匀性和完全有序（长程有序,a、完全无序；b、偏聚；c、部分有序；d、完全有序,5/13/2019,刘志勇 14949732,7,固溶体的结构特点,PA：固溶体中B原子周围出现A原子的几率；xA：固溶体中A原子的摩尔分数,分布状态主要取决于同类原子和异类原子之间的结合能的相对大小,可用短程有序参数表示：,5/13/2019,刘志勇 14949732,8,长程有序固溶体（超结构）,有序固溶体在X射线衍射图上出现额外的衍射线条，称为超结构线条,长程有序固溶体又称为超结构,5/13/2019,刘志勇 14949732,9,长程有序固溶体（超结构）,1） 在fcc固溶体中形成超结构 1.Cu3Au型 2 .CuAuI型 3 .CuAuII型 4.CuPt型,3）在密排六方固溶体中形成超结构,2）在体心立方中形成超结构 1 .CuZn型 2 .Fe3Al型,5/13/2019,刘志勇 14949732,10,异类原子的相互吸引力必须大于同类原子的吸引力，eAB(eAA+eBB/2),影响有序化的因素,有序固溶体和无序固溶体之间可以相互转变, 具有相当于一定化学式的成分；如AB、A3B、AB3， A、B原子才能在完全有序结构中，全部按比例各自占据点阵中规定的某一位置, 冷却速度；缓慢冷却, 温度低于某一温度下；这个临界转变温度称为有序化温度, 塑性变形使合金有序度下降,5/13/2019,刘志勇 14949732,11,长程有序参数用来衡量有序度 定义 其中：PA、PB：表示A、B原子出现在正确位置上的几率 XA、XB：A或B原子的摩尔分数,长程有序参数,S=1，PA=PB=1，完全有序 S=0，PA=XA，PB=XB，完全无序,5/13/2019,刘志勇 14949732,12,长程有序固溶体（超结构）,5/13/2019,刘志勇 14949732,13,在fcc固溶体中形成长程有序固溶体（超结构）,1、Cu3Au型,5/13/2019,刘志勇 14949732,14,四、在fcc固溶体中形成长程有序固溶体（超结构）,2.CuAuI型,5/13/2019,刘志勇 14949732,15,在fcc固溶体中形成长程有序固溶体（超结构）,3、CuAuII型,5/13/2019,刘志勇 14949732,16,在fcc固溶体中形成长程有序固溶体（超结构）,4、CuPt型,5/13/2019,刘志勇 14949732,17,在体心立方中形成长程有序固溶体（超结构）,1.CuZn型,5/13/2019,刘志勇 14949732,18,在体心立方中形成长程有序固溶体（超结构）,2、Fe3Al型,5/13/2019,刘志勇 14949732,19,在密排六方固溶体中形成长程有序固溶体（超结构）,5/13/2019,刘志勇 14949732,20,长程有序固溶体（超结构）反相畴与反相畴界,两个有序畴同时生长相遇形成反相畴界,无序到有序的转变过程是通过形核和长大完成的,每个独自长大的微小区域内部原子排列都是有序的，相互接触的地方不是有序的规则排列，同类原子相遇构成了一个明显的分界面，这种区域称为反相畴或有序畴，畴与畴的界面称为反相畴界,5/13/2019,刘志勇 14949732,21,C60取向畴,5/13/2019,刘志勇 14949732,22, 通常提高硬度、强度、降低塑性有序强化,5有序化对性能的影响, 电阻降低, 影响铁磁性, 影响弹性性质,5/13/2019,刘志勇 14949732,23,有序化对性能的影响,有序化转变使合金硬度和强度提高，塑性降低,最大的硬化和强化在一定尺寸的反相畴尺寸下出现，这时所引起点阵畸变最大。与过饱和固溶体脱溶强化过程类似,通过有序化转变来提高材料强度的方法称为有序强化,当达到完全有序化时，硬度和强度又降低,Cu3Au合金的实验结果表明，当有序畴为5nm时，其屈服强度达到最大值,5/13/2019,刘志勇 14949732,24,有序化对某些磁性合金有突出的影响,有序化对性能的影响,Ni3Mn在无序状态时是顺磁性的，在有序状态是铁磁性,有序化对合金的弹性性质一有影响,Cu3Au的实验结果表明，有序化使合金弹性模量增加,5/13/2019,刘志勇 14949732,25,1固溶强化：固溶体的强度总是比组成它的纯组元高，且随溶质原子浓度增加，强度也增加,固溶体的性质,2改变物理、化学性质,3改变点阵常数：Vegard定律,5/13/2019,刘志勇 14949732,26,固溶强化,Ag-Au固溶体单晶体的临界切应力与浓度的关系,5/13/2019,刘志勇 14949732,27,物理、化学性质变化1,有序转变使合金的电阻降低,Cu-Au合金的电阻率与浓度的关系 650淬火，无序态； -200退火，有序态,5/13/2019,刘志勇 14949732,28,改变物理、化学性质2,如Si溶入-Fe中可以增加电阻，还可以提高磁导率，因此含有2%4%Si的硅钢片是一种应用广泛的软磁材料,5/13/2019,刘志勇 14949732