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1、实验三 二元合金的显微组织（Microstructures of Binary Alloys）实验学时：1 实验类型：综合前修课程名称：材料科学导论适用专业：材料科学与工程一、 实验目的运用二元共晶型相图，分析相图中典型组织的形成及特征。二、概述二组元在液态下互溶，而在固态下有限互溶，且具有共晶转变特征的相图叫二元共晶相图。本次实验，以PbSn系合金相图为例分析共晶、亚共晶、过共晶等不同成分合金的结晶过程及结晶后所形成组织的特征。简略相图如下： 共晶合金含Sn61.9%的合金为共晶合金（图中合金）。当从液态缓慢冷却时，在温度Te发生共晶转变，既Lec+d 。这一过程在Te温度下一直到液相完全消
2、失为止。所得到的共晶组织由c和d 两个固溶体组成。它们的相对量可用杠杆定律计算：继续冷却时，将从和中分别析出和。由于从共晶体中析出的次生相常与共晶体中的同类相混在一起，很难分辨，这样，在结晶过程全部结束时合金获得非常细密的两相机械混合物。样品制备中的腐蚀剂是4%的硝酸酒精，显微镜中，相呈暗色，相呈亮色。参见图3-1。 （3-1）铅锡二元共晶 （3-2）铅锡二元亚共晶 亚共晶合金凡成分位于共晶点e以左，c点以右的合金（如图中的合金）叫亚共晶合金。 合金熔化后在液相线与固相线之间缓慢冷却时，不断地从液相中结晶出固溶体。随着温度的下降，液相成分沿ac线变化，逐渐趋向于e 点；相的成分沿固相线ac变化
3、，并逐渐趋向于c点。当温度降到共晶温度时，相和剩余液相的成分将分别到达c点和e点。这时，成分为e点的液相发生前述的共晶转变，直到剩余液相全部转变为共晶组织为止。这时，亚共晶合金的组织是由先共晶相和共晶体（+）所组成。在共晶温度以下继续冷却的过程中，将分别从和相中析出和 。在显微镜下，除了从先共晶相晶粒内或边界上析出的 有可能观察到外，共晶组织中析出的和 一般不易辨认。合金中组织组成物的相对量也可以用杠杆定律来计算。亚共晶组织中的初晶呈枝晶状分布。参见图3-2。 过共晶合金凡成分位于共晶点e以右，d点以左的合金（如图中的合金）称为过共晶合金。这类合金的结晶过程类似于亚共晶合金，所不同的是：先共晶
4、相不是，而是固溶体。结晶后的组织是由先共晶相和共晶体（+）所组成。初晶也呈枝晶状分布。参见图3-3、3-4。 （3-3）铅锡二元过共晶（100倍） （3-4）铅锡二元过共晶（25倍） 离异共晶靠近相图上的c点和d点成分的合金，由于初生相较多，发生共晶转变时，液相的量已所剩不多，且呈壳状分布在初生相的周围。此时，共晶转变过程中的某一个相不再形核，而是在初生相上成长；同时析出的另一个相被排挤到晶界上，使得失去了共晶组织的形态特征，这种现象称为离异共晶。参见图3-5。（3-5）铅锡二元离异共晶（从左侧靠近d点，100倍）一、 实验材料和设备金相显微镜，Pb-Sn合金的典型样品。二、 实验内容和步骤 介绍Pb-Sn相图。 参照相图分析典型合金的组织。三、 本次实验的总结报告本实验仅作为观察演示性实验与实验二非均匀形核的观察与应用同时进行，作为实验四铁碳平衡组织观察的预备铺垫。需要记录的显微组织如下，对于离异共晶的显微组织，请根据图（3-5）的参考作用，从理论上分析描绘出含21%Sn（从右侧靠近C点）的合金在结晶过程中发生的离异共晶现象（注意考虑二次相析出的情况，与图3-5共同的地方及区别点）。共晶 亚共晶 过共晶 离异共晶简单说明一下，同学自己描绘的离异共晶显微组织的理论依据：
