《材料科学基础》课程教学课件（PPT讲稿）二元相图及其合金的凝固 7.3.3 包晶相图及其合金凝固 7.3.4 溶混间隙相图与调幅分解 7.3.5 其他类型的二元相图 7.3.6 复杂二元相图的分析方法 7.3.7 根据相图推测合金的性能

7.3.3包晶相图及其合金凝固两组元在液态下无限互溶，固态下只能部分互溶并具有包晶转变包晶转变：当凝固到一定温度时已结晶出来的固相，与剩余液相（有确定成分）发生反应生成另一种固相的恒温转变具有包晶转变的二元合金有：Cu-Sn、Fe-C、Cu-Zn、Ag-Sn1800APt-Ag包晶相图Lc+ αp = βpL1600L+α1400三个单相区：o1186L相区、α相区和B相区DC120066.310.542.4三个双相区：L+BL+α相区、L+β相区、B1000961α+β相区α+BB包晶线：L+α+β800600包晶线与共晶线不同：·共晶线以下全为固体，线上EF的合金由一生二，在共晶温度400全部凝固完毕，其组织为两相10203050Pt604070Ag8090混合物Wag (%)·包晶线以下存在液相，线上的合金由二生一根据相变特点和组织特征分为了三类：包晶点合金、包晶点以左合金包晶点以右合金

7.3.3 包晶相图及其合金凝固 两组元在液态下无限互溶，固态下只能部分互溶并具有包晶转变 包晶转变：当凝固到一定温度时已结晶出来的固相，与剩余液相(有确定成分)发生反 应生成另一种固相的恒温转变 具有包晶转变的二元合金有：Cu-Sn、Fe-C、Cu-Zn、Ag-Sn Pt-Ag包晶相图 三个单相区： L相区、α相区和β相区 三个双相区： L+α相区、L+β相区、 α+β相区 包晶线：L+α+β 包晶线与共晶线不同： • 共晶线以下全为固体，线上 的合金由一生二，在共晶温度 全部凝固完毕，其组织为两相 混合物 • 包晶线以下存在液相，线上 根据相变特点和组织特征分为了三类： 的合金由二生一 包晶点合金、包晶点以左合金、包晶点以右合金 LC + αD = βP

(1）包晶点(D)合金·结晶过程：L→L+α→ L+α+β → β → αμ+β匀晶反应+包晶反应+脱溶转变·室温组织：（αμ+ β1800A1600L+α140001186C1200度66.310.542.4L+B温a1000961a+BB800600E40010Pt203050406070Ag8090Wae (%)开防娃了'P以下1以上I-DD1

(1) 包晶点(D)合金 • 结晶过程：L → L+α → L+α+ β → β → αII + β 匀晶反应 ＋包晶反应 ＋ 脱溶转变 • 室温组织： αII+ β

(2）包晶点(D)以左合金·结晶过程：: L-L+α →L+α+β→α+β →α+β+αμ+β匀晶反应+包晶反应+脱溶转变·室温组织：α+β+αm+βm1800A16001oL140001186DL1200度66.310.542.4L+B温aA1000961a+BB800600E40010Pt203050406070Ag8090Wae (%)1以上1-2J始路2以下2点1

(2) 包晶点(D)以左合金 • 结晶过程：L→L+α → L+α+β→α+β → α+β+αII+ βII 匀晶反应 ＋ 包晶反应 ＋ 脱溶转变 • 室温组织：α+β+αII+ βII

(3）包晶点(D)以右合金·结晶过程：LL+αL+α+β→ L+β → β→ α+β+匀晶反应包晶反应+匀晶反应+脱溶转变·室温组织：αμ+ β1800A1600L+α140081186DL1200度66.310.542.4L+B温a1000961a+BB800600E40010Pt203050406070Ag8090Wae (%)411以上2点1~22~34以下3~4

(3) 包晶点(D)以右合金 • 结晶过程：L → L+α → L+α+β → L+β → β → αII+ β 匀晶反应 ＋ 包晶反应 ＋ 匀晶反应 ＋ 脱溶转变 • 室温组织： αII+ β

※包晶系合金的非平衡凝固·包晶转变一般不易进行完全达到平衡状态，且包晶反应速度较慢，易形成非平衡组织·包晶转变能否进行完全的主要矛盾是所形成新相β内的扩散速率新相β包围α长大，扩散速率小，易产生不完全性，若包晶相单独在液相中形核和长大，包晶转变亦可迅速完成。300L60LE+L2/度59.0源4007+L+3有200405060708090Snw(Sn)/,(a)Rw(B)/%

※ 包晶系合金的非平衡凝固 • 包晶转变一般不易进行完全达到平衡状态，且包晶反应速度较慢，易形成非平衡组织 • 包晶转变能否进行完全的主要矛盾是所形成新相β内的扩散速率 • 新相 β包围α长大，扩散速率小，易产生不完全性，若包晶相单独在液相中形核和长大，包 晶转变亦可迅速完成

7.3.4溶混间隙相图与调幅分解两种液相或两种固溶体不相混溶的现象可以出现在单相的液相中，也可以出现在单一固溶体区内L-L,+L2a→αi +a2转变方式：·形核长大方式，需要克服形核能垒·没有形核阶段的不稳定分解一调幅分解T,T2T3GCsSILBAABABT4TsGGL+SSSBAABBA由一系列自由能曲线求得的两组元互相完全溶解相图

7.3.4 溶混间隙相图与调幅分解 两种液相或两种固溶体不相混溶的现象 可以出现在单相的液相中，也可以出现在单一固溶体区内 L→L1+L2 α→α1 +α2 转变方式： • 形核长大方式，需要克服形核能垒， • 没有形核阶段的不稳定分解 →调幅分解

AHGGo能能能由AHm曲I由Hm1自G自自TASTASTASmGABABAB0Q=02V0TsTsGGT2sTL+S3FABABT3T7T6GGBPcBABA

w(A03)/%20406080O2054±62000LAlO,+L1828±10SiO,+L1800Mullite+LAlO3+8Mullite度17260温±51587±101600Mullite石英+Mullite...111400140602080SiO2Al03x(Al03)/%SiO2-Al2O系相图

7.3.5其他类型的二元相图1.具有化合物的二元相图2.具有偏晶转变的相图3.具有合晶转变的相图4.具有熔晶转变的相图5.具有固态转变的二元相图

7.3.5 其他类型的二元相图 1. 具有化合物的二元相图 2. 具有偏晶转变的相图 3. 具有合晶转变的相图 4. 具有熔晶转变的相图 5. 具有固态转变的二元相图

1.具有化合物的二元相图在某些二元系中，可形成一个或多个化合物，处于相图的中间位置（中间相）→稳定化合物和不稳定化合物>形成稳定化合物的相图·具有固定的熔点，且熔点以下保持固有结构而不发生分解。相图特征：在相图上表现为一条垂线，可以把它作为一个独立的组元而把相图分为两部分一成分是固定的，或在一定范围内有确定的熔点·形成稳定化合物的二元相图有：Mg-Si、Cu-Ti、Fe-P、Mg-Cu、Ag-Sr、NazSiO3-SiO2、BeO-Al,O3SiO2-MgO65630.7416006001414MgsiL5011200L+SiO.)3L+So1087500946.7L+MgL+Mes.Si156.5L+MgS8001+638.84CHMgsSi+Si6491.38Mg+Mg.SiL+e350Sb+β11X11-400321.Si104050607080203090Mg3009Cd+βwsx100A1&UUw(Sb)/%

1. 具有化合物的二元相图 在某些二元系中，可形成一个或多个化合物，处于相图的中间位置(中间相) → 稳定化合物和不稳定化合物 ➢ 形成稳定化合物的相图 • 具有固定的熔点，且熔点以下保持固有结构而不发生分解 • 相图特征：在相图上表现为一条垂线，可以把它作为一个独立的组元而把相图分为两部分 →成分是固定的，或在一定范围内有确定的熔点 • 形成稳定化合物的二元相图有：Mg-Si、Cu-Ti、Fe-P、Mg-Cu、Ag-Sr、Na2SiO3 -SiO2、BeO￾Al2O3、SiO2 -MgO