机械工程材料合金的结构与结晶学习教案

1、会计学1机械工程材料机械工程材料(cilio)合金的结构与结晶合金的结构与结晶第一页，共23页。合金相固溶体化合物机械混合物合金相固溶体化合物 总是以一种金属元素(yun s)为溶剂，另一种或多种元素(yun s)为溶质 保有溶剂的晶格结构 成分可在一定范围内变化，性能随成分的变化而变化 产生晶格畸变特征特征(tz(tzhnghng) ) 合金组元在固态能相互溶解所形成的一种(y zhn)均匀的相概念概念合金的相结构合金的相结构1 1、固溶体、固溶体第1页/共22页第二页，共23页。按溶质位置置换固溶体间隙固溶体 固溶体的分类固溶体的分类(fn li)(fn li)：按溶解度有限固溶体无限固溶

2、体按排列方式有序固溶体无序固溶体置换置换(zhhun)固固溶体溶体间隙间隙(jin x)固固溶体溶体第2页/共22页第三页，共23页。因形成固溶体而使合金强度硬度升高、塑性韧性下降因形成固溶体而使合金强度硬度升高、塑性韧性下降(xijing)(xijing)的现象的现象固溶强化固溶强化(qinghu)(qinghu)：第3页/共22页第四页，共23页。第4页/共22页第五页，共23页。 概念概念(ginin)(ginin)： 合金组元之间通过化合作用(zuyng)所形成的一种相对稳定的相 分类分类(fn li)(fn li)： 金属化合物具有金属性质，直接对合金性能产生影响非金属化合物脆性大，

3、一般为杂质 特征：特征： 可以用化学式（AmBn）表示， 但不一定遵守化合价规律 正常价化合物：Mg2Si Mg2Pb 电子价化合物：CuZn Cu5Zn8 CuZn3 间隙化合物：WC VC Fe3C Cr23C6 Fe3C23132174电r2 2、化合物、化合物VC合金的相结构合金的相结构第5页/共22页第六页，共23页。 一定程度上具有金属的性质 晶格结构(jigu)完全不同于任一组元 熔点高、硬而脆 特征特征(tzhng)(tzhng)： 可以用化学式（可以用化学式（AmBnAmBn）表示，）表示， 但不一定遵守但不一定遵守(znshu)(znshu)化合价规律化合价规律 对合金性能

4、的影响：对合金性能的影响： 弥散分布片状分布网状分布 、H H 有一定的有一定的()()、a ak kH H 、()()、a ak k 、H H ()()、a ak k弥散强化弥散强化2 2、化合物、化合物第6页/共22页第七页，共23页。成分成分(chng fn)(chng fn)、温度、温度、压力压力用图解的方法表示合金的状态用图解的方法表示合金的状态(zhungti)(zhungti)（相）（相） 与成分、温度之间的关系与成分、温度之间的关系结晶或相变过程中，各相成分及相对重量结晶或相变过程中，各相成分及相对重量(zhngling)(zhngling)不不再改再改 变时所达到的一种动态平

5、衡变时所达到的一种动态平衡平衡相图平衡相图有关相图的基本概念有关相图的基本概念相平衡相平衡相图（状态图）相图（状态图）影响合金中组织形态的因素影响合金中组织形态的因素第7页/共22页第八页，共23页。建立合金系建立合金系测定冷却曲线，找出相变临界点测定冷却曲线，找出相变临界点将各相变点对应将各相变点对应(duyng)(duyng)在成分在成分温度坐标图上，并连接具有相同意义的温度坐标图上，并连接具有相同意义的点点相图相图(xin t)(xin t)的建立（热分的建立（热分析法）析法）相图(xin t)的建立过程第8页/共22页第九页，共23页。用图解的方法表示合金的状态用图解的方法表示合金的状

6、态(zhungti)(zhungti)（相）（相） 与成分、温度之间的关系与成分、温度之间的关系相图相图(xin t)(xin t)（状态图）（状态图）相图相图(xin t)(xin t)的建立过程的建立过程相图的建立相图的建立（热分析法）（热分析法）建立合金系建立合金系 测量合金的冷却曲线测量合金的冷却曲线连接临界点连接临界点第9页/共22页第十页，共23页。LL、 两相均能无限两相均能无限(wxin)(wxin)互溶互溶ABLL+132(%)Niw T/液相线固相线k典型典型(dinxng)(dinxng)二元合金相图二元合金相图匀晶相图的结晶过程匀晶相图的结晶过程CuNi第10页/共22

7、页第十一页，共23页。mCCmCmmmmLLLarrbmmL确定合金冷却过程中确定合金冷却过程中L L、 的成分的成分杠杆定律杠杆定律(dngl)(dngl)确定确定L L、 的相对的相对重量重量ABL13223444液相成分液相成分(chng fn)(chng fn)沿液沿液相线变化相线变化固相成分固相成分(chng fn)(chng fn)沿固沿固相线变化相线变化典型典型(dinxng)(dinxng)二元合金相二元合金相图图设：设：m=1第11页/共22页第十二页，共23页。晶内偏析晶内偏析典型二元合金典型二元合金(hjn)(hjn)相图相图ABL13223444消除消除(xioch)(

8、xioch)方法：扩散退方法：扩散退火火 平衡结晶平衡结晶(jijng)(jijng)的匀晶合金组织的匀晶合金组织Cu-30%NiCu-30%Ni合金的非平衡结晶组织合金的非平衡结晶组织第12页/共22页第十三页，共23页。共晶体共晶体DCEL液相无限互溶液相无限互溶(h rn)(h rn)、固相有限互溶、固相有限互溶(h rn)(h rn)；E E点发生共晶反应点发生共晶反应BCDFEALGPbPbSnSn+L+L+温度wSn（%） ：以Pb为溶剂(rngj)、Sn为溶质的固溶体：以Sn为溶剂、Pb为溶质的固溶体典型二元合金相图典型二元合金相图恒温恒温第13页/共22页第十四页，共23页。共

9、晶体共晶体(jngt)(jngt)形貌形貌层片状层片状（Al-CuAl2Al-CuAl2，定向，定向(dn xin)(dn xin)凝固）凝固）棒状或条状棒状或条状(tio zhun)(tio zhun)（Sb-MnSbSb-MnSb，横截面），横截面）球状或短棒状球状或短棒状（Cu-CuOCu-CuO）针状针状（Al-SiAl-Si）螺旋状螺旋状（Zn-MgZn-Mg）Fe-C(Fe-C(石墨石墨) )的共晶组织的共晶组织第14页/共22页第十五页，共23页。BCDFEALGPbPbSnSn+L+L+温度(wnd)wSn（%）典型二元合金典型二元合金(hjn)(hjn)相图相图第15页/共2

10、2页第十六页，共23页。共析体共析体ecd d 点发生(fshng)共析反应典型典型(dinxng)(dinxng)二元合金相图二元合金相图恒温恒温第16页/共22页第十七页，共23页。dpcL D点发生(fshng)包晶反应典型二元合金典型二元合金(hjn)(hjn)相图相图Al-Zn73Al-Zn73合金组织合金组织恒温恒温第17页/共22页第十八页，共23页。典型二元合金典型二元合金(hjn)(hjn)相图相图形成形成(xngchng)(xngchng)稳定化合物二元合稳定化合物二元合金的相图金的相图第18页/共22页第十九页，共23页。使用性能与相图(xin t)的关系典型典型(dinxng)(dinxng)二元合金相二元合金相图图合金性能与相图合金性能与相图(xin t)(xin t)的关系的关系第19页/共22页第二