材料科学基础-第7章.ppt

重点内容:
相与相平衡的基本概念,杠杆规则;
单元和二元系统各种类型相图的阅读分析;
三元相图的基本概念,三元匀晶相图,简单三元共晶相图。
第7章相图
材料的性能
组织结构
相
种类
数量
尺寸
形状
分布
§ 二元相图的表示和建立
二元相图采用两个坐标轴,纵坐标用来表示温度,横坐标用来表示成分。令A和B代表合金的两个组元,则横坐标的一端代表纯组元A,另一端代表纯组元B,任何一个由A,B二组元组成的合金,其成分都可以在横坐标上找到相应的一点。
合金的成分可以用质量分数或原子百分数表示。一般情况下,如果没有特别的注明,都是指质量分数。
,这些线把相图分成若干个不同的相区,.
一定成分的合金加热或冷却时,在相图上的表示就是对应于该合金的成分点平行于温度轴上下移动,若与相图上的某一条线相遇,则交点所对应的温度就是该合金从一种相组成状态转变为另一种相组成状态的温度,又称临界点。因此,相图的建立过程也就是合金临界点的测定过程。
A
A
B
A
B
L
L
B
β
α
β
α
L+α
L+α
L+α
α
L+β
L+β
α+β
α+β
L
三个不同类型的二元相图
2 相图的表示与建立
(2)相图的建立
方法:实验法和计算法。
过程:配制合金-测冷却曲线-确定转变温度
-填入坐标-绘出曲线。
相图结构(匀晶):两点、两线、三区。
相与相平衡
1. 相(Phase)
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。
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。
2. 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:Al2O3, MgO, Na2O, SiO2等
3. 相平衡
在某一温度下,系统中各个相经过很长时间也不互相转变,处于平衡状态,这种平衡称为相平衡。
各组元在各相中的化学势相同。
A
B
热力学动态平衡
处于热力学平衡状态的系统中自由度与组元数和相数之间的关系定律,通常简称为相律。
只考虑温度和压力对系统平衡状态的影响:
F=C-P+2
凝聚系统:
F=C-P+1
式中:F是自由度数;C是组成材料系统的独立组元数;P是平衡相的数目。
(Gibbs Phase Rule)
单元系相图
组元数 C=1
根据相律: F=1-P+2=3-P
∵F≥0, ∴P≤3
若,F=0,则P=3,即最多有三相平衡。
若,P=1,则F=2
∴可以用温度和压力作坐标的平面图(p-T图) 来表示系统的相图。