3-2合金的结晶

3-2合金的结晶,合金的结晶过程遵循结晶的基本规律，由于合金成分中包含有两个以上的组元，结晶过程中，不同温度范围内存有不同数量的相，且各相成分有时也可变化，必须引入合金相图这一工具来进行描述。一、二元合金相图的基本知识二元合金相图的表示方法（图）合金相图表示成分、温度与相平衡之间关系的图解。以CuNi合金为例1点Cu=80%Ni=20%成分线上不同点代表该合金处于某一温度的相组成。,二元合金相图的测定方法-热分析（图）配制一系列不同成分的CuNi合金：取几个点：100%Cu、20%Ni+80%Cu、40%Ni+60%Cu、60%Ni+40%Cu、80%Ni+20%Cu、100%Ni用热分析法测出所配制的各合金的冷却曲线（温度-时间）。找出合金冷却曲线上的临界点。把各临界点画在温度成分图上。连接各相同意义的点，所得的线称为相界线。,二、相律及杠杆定律1、相律用来表示平衡状态下系统的组元数C、相数P与独立可变因素自由度数f之间的关系。f=C-P+2自由度数，是指系统在保持平衡状态和相数不变的前提下，能够在一定范围内任意独立改变的因素（温度、压力、成分等）的数目。通常情况下，压力的改变对状态影响极小，可以忽略不计，系统平衡时相律形式为：f=C-P+1,2、杠杆定律用来计算二元相图中两相平衡状态下平衡相的相对质量。杠杆的支点是两个相的平均质量分数（合金的成分点），端点分别是两个相的成分点。,三、二元均晶相图均晶相图凡是在二元合金系中，两组元在液态和固态下以任何比例均可相互溶解，即在固态下能形成无限固溶体时，其相图属于均晶相图。相图分析分析点、线、面的意义。,合金的平衡结晶过程平衡结晶是指合金在极缓慢的冷却条件下进行的结晶过程。和纯金属不同，合金在结晶时有以下两个显著的特点：i.异分结晶；ii.合金的结晶需要一定的温度范围。合金的不平衡结晶,区域偏析或区域提纯a、区域偏析合金在不平衡结晶时造成的大范围内化学成分不均匀的现象称为区域偏析。b、区域提纯区域偏析对合金的性能影响很大，根据这一原理，可以提纯金属，称为区域提纯。成分过冷及其对晶体成长形状的影响a、形成成分过冷的条件及其影响因素b、成分过冷对晶体成长形状的影响,四、二元共晶相图共晶相图凡是二元合金系中两组元在液态能完全互溶，而在固态有限溶解，并发生共晶转变。1、简单共晶相图（图）2、一般共晶相图（图）3、合金的结晶过程分析（1）合金（M点以左的合金）室温组织应为：固溶体+固溶体。室温时的与的相对量：,（2）合金（E点的合金）也称为共晶合金相与相的机械化合物。M与N的相对量，可用杠杆定律计算如下：（3）合金（M，E点间的合金）亚共晶合金其显微组织由初晶+次生+（+）共晶组成。合金成分愈接近共晶成分，组织中共晶体（+）量越多，而初晶量愈少。,（4）合金（E，N点间的合金）称为过共晶合金室温组织应为初晶+次生+共晶体（+）4合金的相组分与组织组分相组分：、两相，也称为相组成物。组织组分：由于不同合金的形成条件不同，各种相将以不同的数量、形状、大小互相组合，因而在显微镜下可观察到不同的组织。把具有一定的组织特征，并在显微镜下可以明显区分的物质。,合金中相组分和组织组分的相对量：相组分、：,组织组分：D共晶体、（D+E）相对量：5比密度偏析（1）概念：亚共晶或过共晶合金结晶时，初晶的密度与剩余液相的密度相差很大，则初晶将上浮或下沉。（2）影响：降低合金的使用与加工性能，可搅拌液体金属或加入某种物质形成骨架，以阻止初晶相上浮或下沉。,五、二元包晶相图(一)、相图分析(图)点：A：纯Pt熔点，B：纯Ag熔点，D：包晶成分点，含Ag42.4%线：ACB：液相线；AEDB：固相线；EDC：包晶转变线；EP、DQ：固溶线相区：单相区：L、；两相区：L+、L+、+；三相平衡：L+。,包晶转变：一定成分的液相和一定成分的固相在一定的温度下生成一定成分的固相的反应称为包晶反应。即：D点称为包晶成分点，EDC称为包晶转变线。,（二）、典型合金的平衡结晶及其组织1、含Ag量为42.4%的合金1点以上，液相；12点，由液相结晶出，液相成分沿AC变化，固相成分沿AE变化；到2点温度，发生包晶转变：包晶转变前，相组成为、L，其相对量为：包晶转变结束后，液相和固相同时消耗完，生成单一的相。继续冷却，将会从中析出II。结晶结束后，相组成为：、；组织组成为：II、，其相对量可以用杠杆定律计算。,六、合金性能与相图间的关系1单相固溶体合金匀晶相图是形成单相固溶体合金的相图（图）2两相混合物合金共晶相图中，结晶后形成两相组织的合金称为两相混合物合金（图）。两相混合物的压力加工性能与合金组织中硬脆的化合物相含量有关，一般都比固溶体合金要差，但只要组织中硬脆相含量不多，其切削加工性能就比固溶体合金要好。,1,返回,返回,具有简单共晶相图的合金有Be-Si，Cd-Bi。tA、tBA、B组元熔点C点