材料熱力學(xué)課件-固態(tài)有限溶解的三元共晶相圖

12023/2/165固態(tài)有限溶解的三元共晶相圖

棱柱側(cè)面為具有溶解度的二元共晶相圖。與簡單三元共晶的區(qū)別：增加了固溶度曲面，出現(xiàn)了單相固溶體區(qū)α、β、γ。22023/2/161.三個液相面：A0e1Ee3(α初晶面)、B0e1Ee2(β初晶面)和C0e2Ee3(γ初晶面)，液相面以下進(jìn)入兩相區(qū)。液相面L+β兩相區(qū)5.1空間模型32023/2/162.三種不同的固相面：（1）三個固溶體固相面：A0a1aa2(α)、B0b1bb2(β)和C0c1cc2(γ)；前頁中的兩相區(qū)隨溫度冷至該面進(jìn)入單相固溶體區(qū)域。（陰影處）αβγ42023/2/16（2）一個三元共晶固相面（abc）；α+β+γ三相區(qū)52023/2/16

（3）三個二元共晶完畢固相面：a1abb1(α+β)、b2bcc2(β+γ)和a2acc1(α+γ)3.三組二元共晶開始面：1）a1aEe1b1b(α+β)；2）b2bEe2c2c(β+γ)；3）c1cEe3a2a(α+γ)L+α+β三相區(qū)L+α+γ三相區(qū)L+β+γ三相區(qū)62023/2/16(α+β)二元共晶開始和完畢面e1E線、a1a和b1b線分別是L相、α相、β相成分變化曲線，三個相平衡成分為同一平面的三角形。隨著溫度冷卻，三角形位置逐漸下降，直至與abc的固相面重合。L相α相β相72023/2/16溫度繼續(xù)降低時，固態(tài)下各相溶解度減少，形成三組六個固溶度面。分別包圍形成3個單相區(qū)以及3個兩固相區(qū)。4.固溶度面α和β兩相平衡的固溶度面β單相區(qū)α-β固溶度面β-γ固溶度面82023/2/16固溶度面相交的線aa0，bb0，cc0稱為同析線，組成同析三角臺，線上的相冷卻時同時析出另兩種相的次晶，成分分別位于三角形的頂點。同析三角臺92023/2/163個兩固相區(qū)：分別由兩相平衡的固溶度面包圍形成α+β、γ+α、β+γ

兩固相區(qū)。α+βγ+αβ+γ102023/2/16總結(jié)：有固溶度的三元共晶相圖分為如下相區(qū)：3個單相區(qū)（α、β、γ），6個兩相區(qū)（L+α，L+β，L+γ，α+β、γ+α、β+γ

）4個三相區(qū)(L+α+β，L+β+γ，L+γ+α，α+β+γ)。簡單三元共晶相圖區(qū)：4個三相區(qū)，3個兩相區(qū)112023/2/16三個單相區(qū)三個液固兩相區(qū)三個固固兩相區(qū)三個三相區(qū)（液+兩固）一個三固相區(qū)122023/2/16(a)三個液相面的投影，將三角形劃分為三個初晶區(qū)(α、β和γ)；濃度三角形上的投影圖(b)三組二元共晶開始面和完畢面，以及α、β和γ固相面的投影，位于陰影區(qū)的合金冷卻時有二元共晶析出。位于△abc內(nèi)的合金冷卻時有三元共晶析出。132023/2/16（c）三元共晶面（abc）、同析三角臺以及六個固溶度面的投影，△a0b0c0內(nèi)的合金冷卻時發(fā)生三相同析。（d）各相區(qū)界面均投影在濃度三角形上，不同位置的合金具有不同的凝固過程和組織142023/2/165.2合金的凝固過程和組織

合金在投影圖中，投影在那個區(qū)域，就有什么反應(yīng)，凝固過程分兩階段進(jìn)行討論1.液體凝固2.固態(tài)溶解度變化152023/2/16液體凝固階段三個單相固溶體區(qū)的合金的凝固過程與勻晶相圖完全一樣?！鱝bc內(nèi)與簡單共晶基本類似，不同的就是析出的三個固相為固溶體而不是純組元?！鱝bc以外區(qū)域的合金冷卻時沒有三元共晶反應(yīng)162023/2/161）q1溫度，L→β初晶，β相的成分通過實驗確定為β1，隨溫度下降，L成分沿q1e曲線變化，β成分沿β1β2曲線變化。2）q2溫度，L成分變至e點，β成分變到β2點，開始析出二元共晶（L→α+β）。α相的成分通過連三角形確定為a1a線上的α2點。--Q合金的凝固172023/2/16

3）溫度繼續(xù)降低，二元共晶的量增多，L成分沿e1E線變化，β成分沿β2b線變化，α成分沿α2a線變化。

4）q3溫度，L成分變至E點，全部凝固成三元共晶(α+β+γ)，凝固完畢。182023/2/16P合金的凝固P合金位于三元共晶面的頂點a和三元共晶點E的連線上192023/2/16兩相互析：

A-B一邊兩固溶度面之間有βⅡ和αⅡ分別從α和β相中析出

A-C一邊有α、γ互析；

B-C一邊有β、γ互析三相同析：

△a0b0c0內(nèi)的固溶體分別同時析出(βⅡ+γⅡ)，(αⅡ+γⅡ)，(αⅡ+βⅡ)。2.固態(tài)相變階段αββγαγ202023/2/16L→α固溶體繼續(xù)冷卻碰到固溶度面時，α→βⅡ當(dāng)α相成分變到aa0線上時，α→（βⅡ+γⅡ），βⅡ和γⅡ的成分分別位于bb0和cc0線上再降低溫度時，α，β，γ三相交互析出Ⅲ區(qū)x合金的相變212023/2/16各區(qū)合金的凝固過程和形成的相組成物合金區(qū)冷卻通過的反應(yīng)面反應(yīng)和形成的相組成物ⅠA0e1Ee3液相面A0a1aa2固相面L→α初晶α(凝固完畢)；α(室溫)ⅡA0e1Ee3液相面A0a1aa2固相面固溶度面L→α初晶α(凝固完畢)α、β同析[α+β(室溫)]ⅢA0e1Ee3液相面A0a1aa2固相面固溶度面aa0,bb0,cc0同析三角棱L→α初晶α(凝固完畢)α、β同析

三相同析(α+β+γ室溫)ⅣA0e1Ee3液相面a1e1Ea二元共晶開始a1b1ba二元共晶完畢面固溶度面L→α初晶L→(α+β)二元共晶(α+β)二元共晶凝固完畢α、β同析α+β(室溫)ⅤA0e1Ee3液相面a1e1Ea二元共晶開始a1b1ba二元共晶完畢面固溶度面aa0,bb0,cc0同析三角棱L→α初晶L→(α+β)二元共晶(α+β)二元共晶凝固完畢α、β同析三相同析α+β(室溫)ⅥA0e1Ee3液相面a1e1Ea二元共晶開始面abc三元共晶面aa0,bb0,cc0同析三角棱L→αL→(α+β)二元共晶L→(α+β+γ)三元共晶三相同析α+β+γ(室溫)222023/2/16合金IV：L→α，L→α+β，α、β互析合金VI：L→α，L→α+β，L→β+α+γ，α、β、γ同析反應(yīng)232023/2/16650℃，僅截取三個初晶的液相面和固相面5.3等溫截面400℃，部分截取A-B、B-C的二元共晶開始和完畢面，剛接觸A-C的二元共晶開始面。350℃，部分截取A-B、B-C和A-C三組二元共晶開始和完畢面已知各組元和各共晶凝固溫度。242023/2/16各種等溫截面300℃，在三元共晶反應(yīng)前為三個相鄰的三相區(qū)，液相成分位于中間E點，三元共晶反應(yīng)后，三個三相區(qū)合為一個，液相消失100℃，單相區(qū)縮小，三相區(qū)擴(kuò)大，固溶度均隨溫度降低而減少252023/2/16等溫截面特點1.三相區(qū)呈三角形，3頂點與3個單相區(qū)相連；2.三相區(qū)以三角形的邊與兩相區(qū)連接，相界線是相鄰兩相區(qū)的共軛線；3.兩相區(qū)一般以兩條直線及兩條曲線作邊界，直線邊與三相區(qū)相接，共軛的曲線把組成此兩相區(qū)的兩個單相區(qū)分開。262023/2/16x1：L→α+βL→α+β+γα、β、γ同析5.4變溫截面

272023/2/16x2：L→αL→α+β+γα