高二物理竞赛课件匀晶相图

匀晶相图

匀晶相图

1、相图分析匀晶相图是指两组元在液、固态均无限互溶的合金系相图。如Cu-Ni,Au-Ag,Nb-Ti,Cd-Mg系等。

相区

L,L+a,a相变线液相线：此线温度以上液相稳定。固相线：此线温度以下液相稳定。相变点相图上任一点，表示该成分合金在该温度时的平衡状态。

在极大或极小值成分，因液、固两相成分相同并不可变，增加了一个限制条件，故在此成分合金结晶时的自由度：f=(C-P+1)-1=(2-2+1)-1=02、平衡结晶过程平衡结晶：无限缓慢冷却的结晶过程。给定成分合金的平衡结晶过程实际上是再将相图还原为冷却曲线进行分析。

（1）组织形成过程

以x合金为例。相组成物：a组织组成物：

单相等轴a晶粒

（2）成分变化与相平衡（a）

形核T=T0时，固态核心成分位于温度水平线与固相线的交点a0。只有液相中某局部区域成分为a0时，才符合结晶的浓度条件。

浓度起伏（成分起伏）：液相局部微区成分波动存在时起时伏、此起彼伏的现象。固溶体结晶需要液相提供浓度起伏条件。外部条件：过冷度内部条件：结构起伏、能量起伏、浓度起伏固溶体结晶必须具备两相成分变化规则在确定的温度条件下：液相成分处于温度水平线与液相线交点上；固相成分处于温度水平线与固相线交点上。当温度下降时：液相成分沿液相线变化；固相成分沿固相线变化。(b)两相平衡成分变化(c)两相相对量变化

杠杆定律:对于x0合金，温度一定及两相平衡时，设：W0为合金总重量；Wa为固相重量；WL为液相重量；xL、xa分别为合金中液相和固相中的溶质含量百分数。应有：W0x0＝Waxa＋WLxLW0＝Wa＋WL合并两式：Wa（xa－x0）＝WL（x0－xL）相当于NOM杠杆平衡关系。将支点由O移至N，则上式变为：

Wa（xa－xL）＝W0（x0－xL）将W0设为100％，则两相相对量分数为：将支点由O移至M，得到两相相对量分数为：

杠杆定律仅适用于平衡结晶条件。

3、非平衡结晶过程非平衡结晶：冷速较快的结晶过程。结晶时原子来不及充分扩散，接近实际结晶情况。液固界面上成分仍按各自相变线变化。枝晶偏析与扩散退火（均匀化处理）。不能用杠杆定律计算两相相对量。

相区单相区：L,a,b两相区：L+a,L+b，a+b

相变线TAE及TBE：初生（初晶）a及b析出线

即L→a,L→bTAM及TBN：初生a及b结晶终了线MF及NG：a及b溶解度变化线

即a→bII，b→aIIMEN：共晶线，即L→a＋b相图分析共晶相图是指两组元有共晶反应的相图，相当于两个匀晶相图的组合。也是最基本的相图形式之一。如Pb-Sn,Al-Si,Al-Cu,Mg-Si,Fe-C,Mg-Al系等。

相变点TA及TB：纯组元A、B的熔点M及N：a及b的最大溶解度点F及G：a及b室温溶解度点E：共晶点，发生共晶反应的液相成分点共晶转变共晶相图中的核心转变，定义式：LE→aM＋bN反应生成的相组成物：a＋b反应生成的组织组成物：（a＋b)共晶，称共晶体或共晶组织共晶反应时的相律：f＝C－P＋1＝2－3＋1＝0，即恒温结晶

TE平衡结晶过程（1）端部固溶体

B%≤M的合金。与匀晶相图平衡凝固分析过程相似，仅当B%＞F时有次生相析出过程。相组成物：a＋b组织组成物：a

0＋bII

（a

0为等轴状初晶，bII为沿晶分布的颗粒状）