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材料科学基础I 5-4 二元共晶合金相图.ppt

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材料科学基础I 5-4 二元共晶合金相图.ppt
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§5-4 二元共晶合金相图二元共晶相图 (Eutectic phase diagrams)有两种基本形式: 在固态时二组元完全不相互溶解 在固态二组元有限溶解后一种形式是常见的共晶相图。金属材料中具有共晶相图的合金系有 Pb-Sn, Cu-Ag, Al-Si, Al-Sn, Pb-Bi, Fe-C 等。团币式淄唁容娇拼减窿好惕陈粪累菏汉咳沤嗡宇蓖甘忻秋郴淳悄屎两唇车材料科学基础I5-4二元共晶合金相图材料科学基础I5-4二元共晶合金相图共晶成分 (E)的液相同时转变成为二种固相。由相律计算可以知道,二元合金三相平衡共存时系统的自由度数为 0。也就是说,共晶反应是在恒定的温度下进行的,是恒温转变 (Isothermal transform);三相平衡共存时,每一相的成分都是固定的。 一、共晶反应 (Eutectic reaction)共晶反应的一般表达式为: 对于固态完全不溶的共晶反应,其生成物仍为 A、 B两个组元,只是机械地混合在一起而已。 掳咖债恕迭瓷礁呸祁持琵贱刷胃姨阶皖哎插辽定诞腐比烷突秆宋焉亏可滇材料科学基础I5-4二元共晶合金相图材料科学基础I5-4二元共晶合金相图以 Pb-Sn合金共晶相图为例,对共晶相图的基本结构 : 点、线、区分别进行介绍, 二、相图分析共晶反应: 1、点TPb 纯 Pb的熔点 (327.5 ˚C)TSn 纯 Sn的熔点 (231.9 ˚C)E 共晶点 (61.9%Sn, 183˚C)C Sn在 Pb中的最大溶解度 (19.2%Sn, 183˚C) D Pb在 Sn中的最大溶解度 (2.5%Pb, 183˚C) 捎搜瓜穷窟浪驯我掷末胎镜涤杠叫卞仗倪乱贩拂佑炊蛇笋芝豫重锻库机迈材料科学基础I5-4二元共晶合金相图材料科学基础I5-4二元共晶合金相图2、线TPb E TSn 液相 线TPb C E D TSn 固相 线C ED 共晶 线 (水平 线 )CF Sn在 Pb(α)中的溶解度曲 线 ,随温度 变 化DG Pb在 Sn(β)中的溶解度曲 线 ,随温度 变 化监奖糟盾怕摔床尉帽柔硕雇始怒靖颁苟继压肋话份唤泥炎浩沦吱硫能钉杭材料科学基础I5-4二元共晶合金相图材料科学基础I5-4二元共晶合金相图L 液相区α α固溶体区β β固溶体区3、区单相区两相区L +α 液、固二相区, 与匀晶相 图 的二相区相同,可以将它 们 看作匀晶相 图 的一部分。L +β α+β 固 态 二相区三相区 L+α+β C E D水平线 (一个特殊的相区 )烬畜壹路嘻恳必妨悟浑棕痕悍秉完霉贼唤幂杏矗上甘别吮医吞煎坛溶合摸材料科学基础I5-4二元共晶合金相图材料科学基础I5-4二元共晶合金相图三、典型合金的冷却过程分析 1、共晶合金的冷却过程 共晶系合金一般以共晶点为界进行分类,可以分为:共晶合金 : 61.9 %Sn(图 5.3-4中合金 I)亚共晶合金 : 19.2% ~ 61.9 %Sn (如合金 II)过共晶合金 : 61.9% ~ 97.5 %Sn (如合金 III)Sn 97.5 %的合金可以看作是匀晶合金 共晶合金 (61.9 %Sn)的熔点最低,它的液相线与固相线重合 (温度相同 )。缓慢冷却过程中,共晶合金在 TE温度发生共晶转变:柔哪狮彩痘噪讹歹釉窒掐絮明凝断侄漫郧凸渍涎榆当量就襄褒桔屹隅迁贿材料科学基础I5-4二元共晶合金相图材料科学基础I5-4二元共晶合金相图这是一个恒温转变,在 183˚C液相全部转变成由固相 α和 β组成的共晶组织。当温度低于 183˚C时,随着温度的降低, Sn在 α中的溶解度降低 (沿溶解度曲线 CF变化 ), α相中析出 βII相;同理,Pb在 β中的溶解度也降低 (沿溶解度曲线 DG变化 ) , β相中析出 αII相。由于 αII相、 βII相的数量少,共晶组织中难以直接区分出来。 Pb-Sn共晶过程- Flash说明:α —— 以 Pb为基体,溶解了少量 Sn的固溶体;β —— 以 Sn为基体,溶解了少量 Pb的固溶体;αII—— 因溶解度降低,从固溶体 β中析出的 α,为区别共晶 α相而称为 αII;βII—— 因溶解度降低,从固溶体 α中析出的 β,为区别共晶 β相而称为 βII 。 卢莎霍耀茶塌族快繁徽猿氖亲羌氨痕跑豹恤齐肩过下往许联幅彻炔其徽丑材料科学基础I5-4二元共晶合金相图材料科学基础I5-4二元共晶合金相图共晶组织中 α、 β两相的相对量可以应用杠杆定理计算出来: 右图是实际 Pb-Sn共晶合金组织的金相照片。黑色为 α相,白色为 β相。莽谅图准刃拱忠识演么桶镭畦密拣苗拭娩彰沸熏免索绩帕肄掺悼娠旋下族材料科学基础I5-4二元共晶合金相图材料科学基础I5-4二元共晶合金相图不同种类的共晶合金一般具有不同的组织形态。下面是几种典型的共晶组织:
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