二元合金的相结构与相图 PPT.ppt

二元合金的相结构与相图教学要求：
1、了解合金、合金相、金属化合物、异分结晶、成分过冷、平衡分配系数与同分结晶的概念，其它类型二元合金相图及其分析。
2、理解固溶体及其分类，间隙相和间隙化合物，二元固溶体的不平衡结晶。
3、掌握间隙固溶体，置换固溶体，二元相图的表示方法，相律与杠杆定律，匀晶相图、共晶相图和包晶相图的分析。
重点：间隙固溶体，置换固溶体，相律与杠杆定律，固溶体合金的平衡结晶过程，共晶相图和包晶相图典型合金的平衡结晶及其组织。合金:
两种或两种以上的金属，或金属与非金属，经熔炼或烧结，或用其它方法结合而成的具有金属特性的物质。
如：Pb-Sn合金
钢（Fe-C）
锡青铜(Cu-Sn(<14%)）组元——组成合金最基本的、能独立存在的物质。
Fe-C合金：Fe(组元一)-Fe3C(组元二)
根据组元数分为：
二元合金、三元合金、多元合金。
合金系——由给定的组元以不同的比例配制成的一系列成分不同的合金系统。
例：Fe-C:90%Fe-10%C、80%Fe-20%C、
50%Fe-50%C、20%Fe-80%C
Fe-Cr-C
相(phase)——指合金中结构相同，成分和性能均一，并有界面与其他部分分开的组成部分。
金属或合金均由相构成——单相合金、多相合金。
用α、β、γ、δ、η、θ等表示(见P103图3-67)例：纯铁、钢中的相
纯铁：α-Fe
钢(铁）：铁素体(α)＋渗碳体(Fe3C)相结构：实指合金的晶体结构，可分为：
1固溶体
合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀的、且晶格类型与组元之一相同的固相称之为固溶体(α-Fe)。
2金属化合物
合金组元相互作用形成的晶格类型和特性完全不同于任一组元的新相称之为金属化合物(Fe3C)。1按溶质原子在晶格中所占的位置分类大家学习辛苦了，还是要坚持固溶体类型①有限固溶体——溶质原子在固溶体中的浓度有一定的限度，超过这个限度就不再溶解，这个限度称为固溶度。
②无限固溶体——溶质原子能以任意比例溶入溶剂，固溶度可达到100%。如Cu-Ni，Ag-Au，Ti-Zr。(a)CuAu例：Fe-Al合金
室温下,成分变化时：
Fe－Al(<25%)合金
——无序相：α相
Fe－Al(25%~35%)合金
——有序相：Fe3Al
Fe－Al(35%～50％)合金
——有序相：FeAl金属元素之间一般都能形成置换固溶体，但固溶度往往相差很大。
如：Cu与Ni无限互溶，Zn在Cu中最大溶解度为39%，Pb几乎不溶解于铜。
原因：受元素间原子尺寸、化学亲和力、晶体结构类型等影响。1原子尺寸因素
组元间原子半径越相近，固溶度越大。
原因：溶质原子会引起溶剂晶格的点阵畸变，产生畸变能，晶格畸变能越高，晶格越不稳定，当畸变能高到一定程度，溶质原子将不再能溶入固溶体，只能形成其它新相。
溶剂与溶质原子的尺寸差别可用Δr衡量：
Δr=|(r溶剂-r溶质)|/r溶剂
——Δr不大于15%可大量固溶2电负性
电负性:指元素的原子从其它原子夺取电子而变为负离子的能力。
┗可衡量元素间的化学亲和力，即形成化合物的倾向性。
—取决于两元素在周期表中的位置，相距越远，电负性相差越大，不利于形成固溶体，而越易形成金属化合物。4电子浓度因素——原子价因素
合金电子浓度:合金晶体结构中价电子总数与原子总数之比。
现象：溶质元素的原子价越高，溶解度越小。
原因：固溶体中的电子浓度存在极限值，超过此极限值，只能形成其它新相。不同晶体结构的极限电子浓度不同。
如：FCC：1.36；BCC:1.48当溶质与溶剂的原子半径之比小于0.59时，可能形成间隙固溶体(溶质元素均是原子半径小于0.1nm的非金属元素，溶剂元素则都是过渡族元素)。
如：溶质元素有C、N、O、H、B等非金属小原子。
特点：a.会引起点阵畸变；
b.溶解度与原子大小和溶剂的晶格类型有关：FCC>BCC；
c.间隙固溶体只能是有限固溶体。(1)保持着溶剂的晶格类型；21（1）固溶体力学性能：强度、硬度高于组成它的纯金属，塑韧性低于组成它的纯金属;
（2）物理性能：随着溶质原子的浓度↑,固溶体的电阻率↑，电阻温度系数↓，导热性↓。固溶强化的特点：
(1)溶质与溶剂原子相差越大，溶质原子浓度越高，所引起的晶格畸变越大，固溶强化效果越好；
(2)间隙原子的强化效果比置换原子的大。因为间隙原子引起的点阵畸变大。
(3)固溶体综合机械性能比纯金属和金属化合物优越。适当控制溶质含量，不仅显著提高材料强硬度，且材料的塑韧性不会明显降低。金属化合物(中间相）及其分类特点：由ⅠB族或过渡族元素与ⅡB族、ⅢA、ⅣA金属元素形成的金属化合物。虽用化学式表示，但成分可变，不遵守原子价规律，而是按一定的电子浓度的比值形成的化合物。电子浓度不同，化合物的晶格类型也不同。结合键主要为