当前课程知识点：材料科学基础 > 第六章 相图 > 6.14 三元匀晶相图与等温截面图 > 三元匀晶相图与等温截面图
同学们好
下面我们介绍几种基本的三元相图
首先来学习三元匀晶相图
三个组元在液态和固态
都无限互溶的相图
称为三元匀晶相图
我们先来了解一下相图的概况
PPT当中的图
是一个三元匀晶相图的立体模型
图中的三角形ABC是成分三角形
三根垂线是温度轴
tA tB tC分别是3个组元
A B C的熔点
三棱柱体的三个侧面
是组元之间形成的二元匀晶相图
它们的液相线和固相线
分别构成了三元相图的两个空间曲面
上面向上凸的曲面是液相面
下面向下凹的曲面是固相面
三元匀晶相图当中有3个相区
液相面以上的空间为液相区
记为L
固相面以下的空间为固相区记为α
液相面和固相面之间的空间
为固液两相共存区
记为L加α
那么现在我们以成分为X的三元合金为例
讨论一下它的结晶过程
如 PPT图当中所示
液态合金缓慢冷却到
与液相面相交的t1温度时
开始发生凝固
结晶出成分为a1的α固溶体
此时液相的成分L1
基本就是合金的成分
随着温度的降低
固相α的数量不断增多
其成分沿着固相面变化
而与之相平衡的液相L的数量
则不断减少
成分则沿着液相面变化
当冷至与固相面相交的t4温度时
凝固结束
此时固相α的成分等于合金的成分
合金在凝固过程中
固相的成分和液相的成分
分别沿着两个空间曲面变化
形成a1a2a3a4
和L1L2L3L4两条空间曲线
若将其投影到成分三角形中则呈蝴蝶状
也就是说
三元系统在凝固过程中其固相的成分
和液相的成分的变化
在成分三角形中的轨迹是呈蝴蝶状的
三元相图的立体图形
看起来还比较直观
但要具体确定系统的开始凝固温度
和凝固终了温度
以及平衡相的相对含量
就比较困难了
所以在立体图形使用起来并不方便
实际使用的都是三元相图当中的
等温截面图
又称为水平截面
和变温截面图
又称为垂直截面
以及投影图
我们先来学习一下等温截面图
也称为水平截面
它表示三元系的系统在某一温度下的状态
等温截面相当于在某一温度下
用一个水平面与三元相图的立体模型相截
所得的图形
如图所示
图当中的ABC三元系统
在 T’温度时的等温截面图
图中的L1L2和S1S2
分别是该截面与三元立体相图当中的
液相面和固相面的交线
L1 L2和S1 S2
它是一对共轭曲线
也称液相等温线和固相等温线
等温截面
被共轭曲线分为3个不同的相区
A B L1 L2为液相区L
C S1 S2为固相区α
L1 L2 S2 S1为L加α的固 液两相区
在等温截面的两相区内
根据相律
三元系统的自由度f等于3减2等于1
表明在恒温下
两相平衡时
两个相的所有成分中只有一个成分
可以独立改变
而其他成分必须随之而变
这也就是说
一个平衡相的成分与另一个平衡相的成分
存在着必然的对应关系
这种对应关系是由直线法则来决定的
即由两平衡相的成分点连接线
来确定的
该连接线称共轭连线
图b当中的g f连接线
表示在T’温度下
成分为f的固相只能与成分为g的液相
平衡共存
成分为f的固相只能与成分为g的液相
平衡共存
又比如连接线mn
它是通过合金O的成分点的
这说明在T’温度时
成分为O的三元合金
处于成分为m的固相α
和成分为n的液相L的
两相平衡共存状态
两平衡相的含量
可由杠杆定律求得
ωα应该等于on
比上一个mn乘上100%
ωβ应该等于om
除以mn乘上100%
这里应该指出等温截面最初
并不是由立体模型截出来的
而是通过测量一系列的连接线
由实验确定的
一个合金的成分确定后
共轭连线只能是唯一的
所以两个相的相对量也就确定了
一个完整的等温截面图
应该利用实验数据
标出两相区的共轭连线
在一定温度下的两相平衡区中
任意两条连接线都不相交
一般也不平行于成分三角形的边
这一节我们就学习到这里
-绪论
-绪论
-讨论1
-讨论2
-2.1 原子结构与原子轨道
--原子结构与轨道
-2.2 电子排布规律
--电子排布规律
--电子排布规律
-2.3 晶体中的结合键
--晶体中的结合键
--原子结构与键合
-2.4 晶体结构与空间点阵
-2.5 晶系与布拉菲点阵
--晶系与布拉菲点阵
--晶系与布拉菲点阵
-2.6 晶向指数与晶面指数
-2.7 晶面间距与晶面夹角
-2.8 晶体的宏观对称性
--晶体的宏观对称性
--晶体的宏观对称性
-讨论1
-讨论2
-习题-第2章
-3.1 金属的晶体结构
--金属的晶体结构
--金属的晶体结构
-3.2 金属晶体的堆垛与间隙
-3.3 合金基本概念
--合金的基本概念
--合金的基本概念
-3.4 固溶体
--固溶体
--固溶体
-3.5 化合物
--化合物
--化合物
-3.6 陶瓷的晶体结构
--陶瓷的晶体结构
--陶瓷的晶体结构
-3.7 高分子的基本结构
--高分子的基本结构
--高分子的基本结构
-3.8 非晶、准晶和纳米晶
-讨论1
-讨论2
-习题-第3章
-4.1 扩散的宏观规律
--扩散的宏观规律
--扩散的宏观规律
-4.2 扩散的微观机制
--扩散的微观机制
--扩散的微观机制
-4.3 扩散与原子的随机行走
-4.4 扩散系数与扩散激活能
-4.5 扩散的影响因素
--扩散的影响因素
--扩散的影响因素
-4.6 反应扩散
--反应扩散
--反应扩散
-讨论1
-讨论2
-习题-第4章
-5.1 纯金属的结晶
--纯金属的结晶
--纯金属的结晶
-5.2 金属结晶的基本条件
-5.3 液态金属的结构
--液态金属的结构
--液态金属的结构
-5.4 均匀形核
--均匀形核
--均匀形核
-5.5 非均匀形核
--非均匀形核
--非均匀形核
-5.6 晶体长大的动力学条件和液固界面微观结构
-5.7 阶梯的长大机制和生长形态
-讨论1
-讨论2
-习题-第5章
-6.1 匀晶相图
--匀晶相图
--匀晶相图
-6.2 共晶相图
--共晶相图
--共晶相图
-6.3 共析相图与包晶相图
-6.4 其他二元相图
--其他二元相图
--其它二元相图
-6.5 铁碳合金的组元及基本相
-6.6 Fe-Fe3C相图分析与工业纯铁结晶过程
-6.7 钢的结晶过程
--钢的结晶过程
--钢的结晶过程
-6.8 白口铸铁的结晶过程
-6.9 碳对铁碳合金平衡组织的影响
-6.10 碳对Fe-C合金机械性能的影响
-6.11 三元相图的表示方法
-6.12 直线法则与杠杆定律
-6.13 重心法则
--重心法则
--重心法则
-6.14 三元匀晶相图与等温截面图
-6.15 变温截面与投影图
--变温截面与投影图
--变温截面与投影图
-6.16 具有共晶三相平衡的三元系相图概况
-6.17 具有共晶三相平衡的三元系相图分析
-6.18 具有共晶三相平衡的三元系相图截面图与投影图
-讨论1
-讨论2
-习题-第6章
-7.1 固态相变的特点分类
-7.2 固态相变的形核与生长
-7.3 成分保持不变的(无扩散)相变
-7.4 过饱和固溶体的分解
-7.5 共析转变
--共析转变
--共析转变
-7.6 马氏体转变（一）
--马氏体转变（一）
--马氏体转变（一）
-7.7 马氏体转变（二）
--马氏体转变（二）
--马氏体相变（二）
-7.8 贝氏体相变
--贝氏体相变
--贝氏体转变
-讨论1
-讨论2
-习题-第7章
-8.1 点缺陷
--点缺陷
--点缺陷
-8.2 位错的基本概念
--位错的基本概念
--位错的基本概念
-8.3 柏氏矢量
--柏氏矢量
--柏氏矢量
-8.4 位错的运动
--位错的运动
--位错的运动
-8.5 位错的弹性性质
--位错的弹性性质
--位错的弹性性质
-8.6 位错的交互作用
--位错的交互作用
--位错的交互作用
-8.7 位错的生成与增殖
--位错的生成与增殖
--位错的生成与增殖
-8.8 实际晶体中的位错
--实际晶体中的位错
--实际晶体中的位错
-8.9 位错反应
--位错反应
--位错反应
-8.10 晶界与相界
--晶界与相界
--晶界与相界
-讨论1
-讨论2
-习题-第8章
-9.1 金属的应力-应变曲线
-9.2 单晶体的塑性变形-滑移
-9.3 单晶体的塑性变形-孪生
-9.4 多晶体的塑性变形
--多晶体的塑性变形
--多晶体的塑性变形
-9.5 多相合金的塑性变形
-9.6 聚合物与陶瓷的塑性变形
-9.7 变形后的组织与性能
-9.8 晶体的断裂
--晶体的断裂
--晶体的断裂
-9.9 回复和再结晶
--回复和再结晶
--回复和再结晶
-9.10 再结晶形核和长大
--再结晶形核和长大
--再结晶形核和长大
-9.11 再结晶组织控制
--再结晶组织控制
--再结晶组织控制
-9.12 蠕变、超塑性变形
--蠕变、超塑性变形
--蠕变、超塑性变形
-讨论1
-讨论2
-习题-第9章
