机械工程材料 第三章 合金的结构与结晶

1、.,第三章 合金的结构与结晶,.,1 合金的结构,有关合金的基本概念,.,总是以一种金属元素为溶剂，另一种或多种元素为溶质 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,合金组元在固态能相互溶解所形成的一种均匀的相,概念,1、固溶体,.,固溶体的分类：,置换固溶体,间隙固溶体,.,影响固溶体类型、溶解度的因素 晶格类型 原子尺寸 电化学性（电负性） 电子浓度（价电子数与原子数的比值） 固溶体的形成对金属性能的影响,因形成固溶体而使合金强度硬度升高、塑性韧性下降的现象,固溶强化：,.,关于固溶强化,.,概念：,合金组元之间通过化合作用所形成的一种相对稳定

2、的相,分类：,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，一般为杂质,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,Fe3C,2、化合物,VC,., 一定程度上具有金属的性质 晶格结构完全不同于任一组元 熔点高、硬而脆,特征：, 可以用化学式（AmBn）表示， 但不一定遵守化合价规律,对合金性能的影响：,弥散分布 片状分布 网状分布,、H 有一定的()、ak,H 、()、ak,、H ()、ak,2、化合物,.,成分、

3、温度、压力,用图解的方法表示合金的状态（相） 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不再改 变时所达到的一种动态平衡,2 合金的结晶过程,平衡相图,有关相图的基本概念,相平衡,相图（状态图）,影响合金中组织形态的因素,.,建立合金系 测定冷却曲线，找出相变临界点 将各相变点对应在成分温度坐标图上，并连接具有相同意义的点,相图的建立（热分析法）,相图的建立过程,.,用图解的方法表示合金的状态（相） 与成分、温度之间的关系,相图（状态图）,相图的建立过程,相图的建立（热分析法）,建立合金系,测量合金的冷却曲线,连接临界点,.,匀晶相图 相图分析 特点 合金的结晶过程(绘制冷却

4、曲线) 实例：Cu-Ni, Fe-Cr, Ag-Au, Cr-Mo, W-Mo,L、两相均能无限互溶,A,B,L,L+,1,3,2,T/,k,典型二元合金相图,匀晶相图的结晶过程,Cu,Ni,.,确定合金冷却过程中L、的成分 杠杆定律确定L、的相对重量,A,B,L,1,3,2,2,3,4,4,4,液相成分沿液相线变化 固相成分沿固相线变化,典型二元合金相图,设：m=1,.,晶内偏析,典型二元合金相图,A,B,L,1,3,2,2,3,4,4,4,消除方法：扩散退火,平衡结晶的匀晶合金组织,Cu-30%Ni合金的非平衡结晶组织,.,共晶相图 特点 共晶反应,液相无限互溶、固相有限互溶；E点发生共晶

5、反应, ：以Pb为溶剂、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,恒温,.,共晶体形貌,层片状 （Al-CuAl2，定向凝固）,棒状或条状 （Sb-MnSb，横截面）,球状或短棒状 （Cu-CuO）,针状 （Al-Si）,螺旋状 （Zn-Mg）,Fe-C(石墨)的共晶组织,.,共晶相图 相图分析,B,C,D,F,E,A,L,G,Pb,Sn,+,L+,L+,温度,wSn（%）,典型二元合金相图,.,共析相图 特点 共析反应 相图分析, d 点发生共析反应,典型二元合金相图,恒温,.,包晶相图 特点 包晶反应 相图分析, D点发生包晶反应,典型二元合金相图,Al-Zn73合金组织,恒温,.,典型二元合金相图,形成稳定化合物二元合金的相图,.,使用性能与相