金属材料相图.pptxVIP

金属材料相图

2024-02-01

目录

contents

相图基本概念与分类

二元合金相图分析

三元及多元合金相图简介

金属材料相变过程与相图关系

金属材料性能与相图关联探讨

金属材料相图实验测定方法

总结：金属材料相图研究意义与展望

01

相图基本概念与分类

相图是用来表示合金系中相平衡状态的一种图形，也称为相平衡图或简称相图。

相图定义

相图可以直观地表示出合金的相变过程和相平衡状态，是研究和制定合金热处理工艺、分析合金性能和组织的重要工具。

相图作用

二元相图

01

表示两种元素组成的合金系中相平衡状态的图形，如二元共晶相图、二元共析相图等。

三元相图

02

表示三种元素组成的合金系中相平衡状态的图形，如三元共晶相图、三元共析相图等。此外，还有表示四个或更多元素组成的合金系中相平衡状态的四元或多元相图。

特殊相图

03

包括金属间化合物相图、有序相图、包晶相图等，这些相图反映了合金中一些特殊的相变过程和相平衡状态。

等温截面图

在相图中，将某一温度下的相平衡状态用一条线表示出来，称为等温截面图。等温截面图可以直观地表示出该温度下合金的相组成和相的相对量。

变温截面图

将相图中某一成分的合金在不同温度下的相平衡状态用一条线表示出来，称为变温截面图。变温截面图可以表示出合金在加热或冷却过程中的相变过程和相平衡状态。

相图的约定

在相图中，通常用不同的符号和线条来表示不同的相和相界。例如，用实线表示相界，用虚线表示亚稳相界，用不同的符号表示不同的相等。此外，还常用一些特定的颜色和阴影来表示不同的区域和状态。

02

二元合金相图分析

相

指合金中具有同一化学成分、同一聚集状态和同一原子结构的均匀部分。

组织

指合金中相的组合形态、数量、大小和分布等。

共晶相图

具有稳定化合物的相图

共析相图

包晶相图

由两条液相线和一条共晶线组成，共晶线上各点成分对应的合金在凝固时都发生共晶反应，形成共晶体。

由两条固相线和一条共析线组成，共析线上各点成分对应的合金在冷却时都发生共析反应，形成共析体。

由一条液相线、一条固相线和一条包晶线组成，包晶线上各点成分对应的合金在凝固时发生包晶反应，形成包晶体。

在相图中有稳定化合物存在的区域，该区域内合金在平衡状态下由稳定化合物和端际固溶体组成。

03

三元及多元合金相图简介

表示在某一恒定温度下，合金成分与相之间的平衡关系。

等温截面图

变温截面图

立体相图

描述在一系列温度下，合金的相平衡及相变过程。

通过三维空间展示合金成分、温度和相之间的复杂关系。

03

02

01

利用多元合金相图指导新材料的成分设计和优化。

材料设计

根据相图中的相变规律，制定合理的热处理工艺。

热处理工艺制定

通过多元合金相图分析，选择合适的焊接材料以保证焊接质量。

焊接材料选择

对于过于复杂的多元系统，可通过忽略某些次要元素或相进行简化处理。

简化处理

利用专业软件绘制精确、复杂的多元合金相图。

计算机辅助绘制

通过实验手段验证相图的准确性，并对相图进行修正和完善。

实验验证

04

金属材料相变过程与相图关系

03

过渡型相变

介于扩散型和无扩散型之间，原子在相变过程中有一定程度的扩散，但扩散距离较短。

01

扩散型相变

原子通过扩散进行迁移，相变速率较慢，新相与母相成分不同。

02

无扩散型相变

原子不发生长程扩散，仅通过切变或位移进行相变，相变速率较快，新相与母相成分相同或相近。

液态金属在凝固过程中，通过形核和长大两个过程形成固态晶体。相图可以提供液态金属凝固过程的温度、成分和相变等信息。

结晶过程

液态金属在凝固过程中，由于溶质再分配和扩散作用，导致先凝固的部分和后凝固的部分成分不同，形成偏析现象。相图可以预测偏析程度和趋势。

偏析现象

在某些合金系中，液态金属在特定温度下同时结晶出两种或多种固相的反应。相图可以确定共晶反应的成分和温度。

共晶反应

相变速率

相变速率取决于形核率和长大速率的综合作用。在相变过程中，随着温度的降低或时间的延长，相变速率逐渐减小。

扩散系数

扩散型相变中，原子通过扩散进行迁移，扩散系数是影响相变速率的重要因素。温度、成分和晶体结构等因素都会影响扩散系数。

形核率

新相的形成需要克服一定的能垒，形核率表示单位时间内形成新相核心的数量。形核率受温度、成分和过冷度等因素的影响。

长大速率

新相核心形成后，通过原子扩散逐渐长大。长大速率受温度、成分、界面能和晶体结构等因素的影响。

05

金属材料性能与相图关联探讨

退火与正火

退火和正火可以消除内应力，细化晶粒，提高材料的塑性和韧性。

确定合金成分

根据相图选择合适的合金成分，以获得所需的组织结构和性能。

优化热处理工艺

结合相图分析，优化热处理工艺参数，实现材料性能的最大化。

开发新型金属材料

利用相图指导新型金属材料的研发，探索具有优