1、新疆大学材料物理（材料科学基础）物理科学与技术学院 李强2007.1st TermMaterials Science and Engineering, Dr. Q. Li7.3 二元相图分析1. 匀晶相 图 及其凝固 过 程2. 共晶相 图 及其凝固 过 程3. 包晶相 图 及其凝固 过 程DateXinjiang UniversityMaterials Science and Engineering, Dr. Q. Li7.3.1 匀晶相图及其凝固过程l 匀晶相图如果两个 组 元在液 态 无限互溶，在 固 态 也无限互溶 ，则 它 们 将形成 匀晶相 图 (Isomorphous syste
2、m)。 典型的匀晶系有： Cu-Ni, Au-Ag, Au-Pt, NiO-CaO, NiO-MgO等。如果要能在固 态 无限互溶， 则 要求两个 组 元： 晶体 结构相同 ， 原子尺寸相近 ， 化学性 质 相近 。DateXinjiang UniversityMaterials Science and Engineering, Dr. Q. Li7.3.1 匀晶相图及其凝固过程l Cu-Ni匀晶相图Cu: fcc, rcu=1.57 A, Tm=1358 K;Ni: fcc, rNi=1.62 A, Tm=1726 K。 Cu和 Ni在液 态 和固 态 能完全互溶， 请尝试 画出不同温度下它
3、 们 的自由能 -成分曲 线 ，并由此画出它们 的相 图 。DateXinjiang UniversityMaterials Science and Engineering, Dr. Q. Li7.3.1 匀晶相图及其凝固过程l 有极值的匀晶相图请试 着画出不同温度下它 们 的自由能 -成分曲 线 。(a) 具有极大点； (b) 具有极小点 DateXinjiang UniversityMaterials Science and Engineering, Dr. Q. Li7.3.1 匀晶相图及其凝固过程l 匀晶系的凝固 （以 Cu-Ni合金为例） 平衡凝固T1T3LCu NiLL+ Cu-N
4、i相图Tt冷却曲线 组织变化示意图40T0T4T2/L相的比例由杠杆定律定出5515凝固速度非常慢，使液相和固相中的扩散可以成分进行，凝固过程可以完全由平衡相图确定，称为 平衡凝固 。 DateXinjiang UniversityMaterials Science and Engineering, Dr. Q. Li7.3.1 匀晶相图及其凝固过程l 匀晶系的凝固 （以 Cu-Ni合金为例） 非平衡凝固T3LCu NiLL+ Cu-Ni相图T0T4T2T1 x1x2x2x3x3x4x1x1x2x3x1x2凝固速度不是无限慢，固相中的扩散无法彻底进行，则此时的凝固将偏离平衡相图，称为 非平衡凝
5、固 。 平均成分线DateXinjiang UniversityMaterials Science and Engineering, Dr. Q. Li7.3.1 匀晶相图及其凝固过程l 匀晶系的凝固 非平衡凝固l 非平衡凝固的结果： 最终得到的结晶组织由于固相无法充分扩散，造成内外成分不均匀。 由于平衡相图反映的平衡组织为体系最低自由能的状态，所以对非平衡凝固产生的材料进行退火处理，其内部将通过扩散使成分均匀化，最终达到平衡成分。 非平衡凝固总是导致凝固的终结温度低于平衡凝固时的终结温度。DateXinjiang UniversityMaterials Science and Enginee
6、ring, Dr. Q. Li7.3.2 共晶相图及其凝固过程l 共晶相图如果两个 组 元在液 态 无限互溶，而固 态 只能部分互溶，将形成分 别 以 A为 基和以 B为 基的两种固溶体 和 ，则 A， B形成 共晶相 图 (Eutectic system)。 典型的共晶系有： Al-Si, Pb-Sb, Pb-Sn, Ag-Cu等。DateXinjiang UniversityMaterials Science and Engineering, Dr. Q. Li7.3.2 共晶相图及其凝固过程l 共晶相图典型共晶相图示意图 （ A, B有限互溶）共晶转变：L 共晶温度 TExE:共晶成分DateXinjiang University
