华南师范大学材料科学与工程教程第五章 材料的相结构及相图(一).ppt

3/26/2017 1第五章材料的相结构及相图 3/26/2017 2一、概述二、材料的相结构三、二元相图及其类型 3/26/2017 3 一、概述 1. 组元(Component) 组元通常是指系统中每一个可以单独分离出来,并能独立存在的化学纯物质,在一个给定的系统中,组元就是构成系统的各种化学元素或化合物。按组元数目,将系统分为: 一元系二元系三元系……化学元素: Cu, Ni, Fe 等化合物: Al 2O 3 , MgO, Na 2 O, SiO 2等 3/26/2017 4 2、合金: 多组元组成的金属材料,由两种或两种以上的元素组成, 其中至少有一种为金属,组成具有金属性的材料称为合金。获得: 通过熔炼常见合金: 钢、铝合金、钛合金 3/26/2017 5 3、相: 在一个系统中, 成分、结构相同,性能一致的均匀的组成部分叫做相,不同相之间有明显的界面分开,该界面称为相界面。在固态材料中,按其晶格结构的基本属性来分,可分为固溶体和化合物两大类。注意: 相在物理性能和化学性能上是均匀的。相界面和晶界的区别。例如:单一的液单一的固相; 液相、固相两相共存; 问题: 水、油混装在一个瓶子里,是几个相? 将奶粉加开水冲一杯牛奶又是几个相? 3/26/2017 6 4、相图: 描写在平衡条件下,系统状态或相的转变与成分、温度及压力间关系的图解; 可以分析和了解材料在不同条件下的相转变及相的平衡存在状态,预测材料的性能和研制新的材料; 制定材料的制备工艺! 3/26/2017 7 1、固溶体: 当材料由液态结晶为固态时,组成元素间会象溶液那样互相溶解,形成一种在某种元素的晶格结构中包含有其它元素原子的新相,称为固溶体。二、材料的相结构固溶体即一些元素进入某一组元的晶格中,不改变其晶体结构,形成的均匀相。溶剂:与固溶体晶格相同,占有较大含量; 溶质:含量较少; 3/26/2017 8 浓度或溶解度一般用溶质元素所占的重量百分比来表示(%Wt) ; 有时也用溶质元素所占的原子数量百分比来表示,这时也称为摩尔浓度(%Wa) 。表征:浓度溶质原子溶入固溶体中的量! 溶质元素在固溶体中的极限浓度叫做溶质元素在固溶体中的溶解度(与液体溶液类似) 3/26/2017 9 2)固溶体的分类(1)按溶质原子在固溶体(溶剂) 晶格中的位置不同可分为: ①置换固溶体溶质原子取代了部分溶剂晶格中某些结点上的溶剂原子而形成的固溶体。②间隙固溶体溶质原子嵌入溶剂晶格的空隙中,不占据晶格结点位置。置换固溶体间隙固溶体溶剂原子溶质原子溶剂原子溶质原子 AB 3/26/2017 10 ?置换型固溶体:取代型。 MgO-CoO 、 MgO-CaO 、 PbTiO 3 -PbZrO 3、 Al 2O 3 -Cr 2O 3