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1、第三章第三章 合金的结构与结晶合金的结构与结晶相图的概念及典型相图分析合金相的概念及其结构 必须具有金属特性必须具有金属特性合金合金冶炼、烧结、喷涂冶炼、烧结、喷涂合金合金化方法化方法组成合金最基本的独立物质组成合金最基本的独立物质组元组元给定组元配制出的一系列合金给定组元配制出的一系列合金合金系合金系合金中具有相同成分、结构、聚集状态，合金中具有相同成分、结构、聚集状态，并以界面相互隔开的均匀的组成部分并以界面相互隔开的均匀的组成部分合金相（相）合金相（相）金相显微组织金相显微组织金相磨面在显微镜下观察到的构造情况金相磨面在显微镜下观察到的构造情况 1 1 合金的结构合金的结构有关合金的基本
2、概念有关合金的基本概念合金相固溶体化合物机械混合物合金相固溶体化合物 总是以一种金属元素为溶剂，另一种或多种元素为溶总是以一种金属元素为溶剂，另一种或多种元素为溶质质 保有溶剂的晶格结构保有溶剂的晶格结构 成分可在一定范围内变化，性能随成分的变化而变化成分可在一定范围内变化，性能随成分的变化而变化 产生晶格畸变产生晶格畸变特征特征 合金组元在固态能相互溶解所形成的一种均匀的相合金组元在固态能相互溶解所形成的一种均匀的相概念概念合金的相结构合金的相结构1 1、固溶体、固溶体按溶质位置置换固溶体间隙固溶体 固溶体的分类：固溶体的分类：按溶解度有限固溶体无限固溶体按排列方式有序固溶体无序固溶体置换固
3、溶体置换固溶体间隙固溶体间隙固溶体 影响固溶体类型、溶解度的因素影响固溶体类型、溶解度的因素 晶格类型原子尺寸电化学性（电负性）电子浓度（价电子数与原子数的比值）固溶体的形成对金属性能的影响固溶体的形成对金属性能的影响 因形成固溶体而使合金因形成固溶体而使合金强度硬度升高、塑性韧性下降强度硬度升高、塑性韧性下降的现象的现象固溶强化：固溶强化：关于固溶强化关于固溶强化 概念：概念： 合金组元之间通过化合化合作用所形成的一种相对稳定相对稳定的相 分类：分类： 金属化合物具有金属性质，直接对合金性能产生影响非金属化合物脆性大，一般为杂质 特征：特征： 可以用化学式（AmBn）表示， 但不一定遵守化合
4、价规律 正常价化合物：Mg2Si Mg2Pb 电子价化合物：CuZn Cu5Zn8 CuZn3 间隙化合物：WC VC Fe3C Cr23C6 Fe3C2 2、化合物、化合物VC合金的相结构合金的相结构 一定程度上具有金属的性质 晶格结构完全不同于任一组元 熔点高、硬而脆 特征：特征： 可以用化学式（AmBn）表示， 但不一定遵守化合价规律 对合金性能的影响：对合金性能的影响： 弥散分布片状分布网状分布、H H 有一定的有一定的()()、a ak kH H 、()()、a ak k、H H ()()、a ak k弥散强化弥散强化2 2、化合物、化合物成分、温度、压力成分、温度、压力用图解的方法
5、表示合金的状态（相）用图解的方法表示合金的状态（相） 与成分、温度之间的关系与成分、温度之间的关系结晶或相变过程中，各相成分及相对重量不再改结晶或相变过程中，各相成分及相对重量不再改 变时所达到的一种动态平衡变时所达到的一种动态平衡 2 2 合金的结晶过程合金的结晶过程平衡相图平衡相图有关相图的基本概念有关相图的基本概念相平衡相平衡相图（状态图）相图（状态图）影响合金中组织形态的因素影响合金中组织形态的因素建立合金系建立合金系测定冷却曲线，找出测定冷却曲线，找出相变临界点相变临界点将各相变点对应在将各相变点对应在成分成分温度温度坐标图上，并连接具有相同意义的点坐标图上，并连接具有相同意义的点相
6、图的建立相图的建立（热分析法）（热分析法）相图的建立过程用图解的方法表示合金的状态（相）用图解的方法表示合金的状态（相） 与成分、温度之间的关系与成分、温度之间的关系相图（状态图）相图（状态图）相图的建立过程相图的建立过程相图的建立相图的建立（热分析法）（热分析法）建立合金系建立合金系测量合金的冷却曲线测量合金的冷却曲线连接临界点连接临界点匀晶相图匀晶相图相图分析相图分析特点特点合金的结晶过程合金的结晶过程( (绘制冷却曲线绘制冷却曲线) )实例：实例：Cu-Ni, Fe-Cr, Ag-Au, Cr-Mo, W-MoL L、两相均能无限互溶两相均能无限互溶ABLL+132 T/液相线固相线k典
7、型二元合金相图典型二元合金相图匀晶相图的结晶过程匀晶相图的结晶过程CuNi确定合金冷却过程中确定合金冷却过程中L L、的成分的成分杠杆定律杠杆定律确定确定L L、的相对重量的相对重量ABL13223444液液相成分沿相成分沿液液相线变化相线变化固固相成分沿相成分沿固固相线变化相线变化典型二元合金相图典型二元合金相图设：设：m=1晶内偏析晶内偏析典型二元合金相图典型二元合金相图ABL13223444消除方法：消除方法：扩散退火扩散退火 平衡结晶的匀晶合金组织平衡结晶的匀晶合金组织Cu-30%NiCu-30%Ni合金的非平衡结晶组织合金的非平衡结晶组织 共晶相图共晶相图特点特点共晶反应共晶反应 共
8、晶体共晶体液相无限互溶液相无限互溶、固固相有限互溶；相有限互溶；E E点发生点发生共晶共晶反应反应BCDFEALGPbPbSnSn+L+L+温度wSn（%） ：以Pb为溶剂、Sn为溶质的固溶体：以Sn为溶剂、Pb为溶质的固溶体典型二元合金相图典型二元合金相图恒温恒温共晶体形貌共晶体形貌层片状层片状（Al-CuAlAl-CuAl2 2，定向凝固），定向凝固）棒状或条状棒状或条状（Sb-MnSbSb-MnSb，横截面），横截面）球状或短棒状球状或短棒状（Cu-CuOCu-CuO）针状针状（Al-SiAl-Si）螺旋状螺旋状（Zn-MgZn-Mg）Fe-C(Fe-C(石墨石墨) )的共晶组织的共晶组
9、织 共晶相图共晶相图相图分析相图分析BCDFEALGPbPbSnSn+L+L+温度wSn（%）典型二元合金相图典型二元合金相图 共析相图共析相图特点特点共析反应共析反应相图分析相图分析共析体共析体 d d 点发生共析共析反应典型二元合金相图典型二元合金相图恒温恒温包晶相图包晶相图特点包晶反应相图分析 D D点发生包晶包晶反应典型二元合金相图典型二元合金相图Al-Zn73Al-Zn73合金组织合金组织恒温恒温典型二元合金相图典型二元合金相图形成稳定化合物二元合金的相图形成稳定化合物二元合金的相图使用性能与相图的关系典型二元合金相图典型二元合金相图合金性能与相图的关系合金性能与相图的关系工艺性能与相图的关系典型二元合金相图典型二元合金相图合金性能与相图的关系合金性能与相图的关系本章思考题P P4040 T T1 1、2 2、3 3、4 4、7 7
