合金相结构PPT课件

吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University3/26/202311、固溶体2、化合物3、陶瓷晶体相4、玻璃相5、分子相 所有材料都是由不同结构的各种相组成。吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University3/26/20232 固溶体仍然保持溶剂的晶体结构固溶体的结构特点固溶体的结构特点 晶格畸变和点阵常数变化溶质原子分布的微观不均匀性和长程有序吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University3/26/20233晶格畸变和点阵常数变化晶格畸变和点阵常数变化 溶质原子与溶剂原子存在尺寸差别，使溶剂原子排列的规则性受到干扰，产生点阵畸变 点阵畸变导致固溶体的能量增加，引起结构状态的不稳定性，导致点阵常数的改变吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University3/26/20234置换式固溶体点阵常数变化置换式固溶体点阵常数变化 置换式固溶体的点阵常数随溶质原子的成份而连续变化溶质原子半径大于溶剂原子时，固溶体的点阵常数随溶质原子的含量增加而增加溶质原子的半径小于溶剂原子的半径则引起点阵常数减少 可以用韦加（Vegard）定律来表示固溶体点阵常数a与成分x的关系 xa=a1+（a2-a1）x式中，a1、a2分别表示溶剂原子和溶质原子的点阵常数，x表示溶质含量固溶体的点阵常数不只是受尺寸因素的影响，实际金属固溶体的点阵常数与用公式求出的数值有偏离吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University3/26/20235间隙式固溶体点阵常数变化间隙式固溶体点阵常数变化间隙式固溶体不管溶质原子的半径比溶剂原子的半径大还是小，随着溶质原子的加入，固溶体的点阵常数总是随着溶质原子的加入而增大吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University3/26/20236溶质原子分布的微观不均匀性和长程有序溶质原子分布的微观不均匀性和长程有序 溶质原子分布并不均匀，可能出现偏聚、短程有序的微观不均匀性和完全有序（长程有序a、完全无序；b、偏聚；c、部分有序；d、完全有序 吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University3/26/20237固溶体的结构特点固溶体的结构特点 PA：固溶体中B原子周围出现A原子的几率；xA：固溶体中A原子的摩尔分数20BBAAABeee，原子无序分布：20:BBAAABeee，原子偏聚20BBAAABeee，短程有序：AAxP1短程有序参数：分布状态主要取决于同类原子和异类原子之间的结合能的相对大小可用短程有序参数表示：吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University3/26/20238长程有序固溶体（超结构）长程有序固溶体（超结构）有序固溶体在X射线衍射图上出现额外的衍射线条，称为超结构线条 长程有序固溶体又称为超结构吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University3/26/20239长程有序固溶体（超结构）长程有序固溶体（超结构）1）在fcc固溶体中形成超结构 型 2.CuAuI型 3.CuAuII型 型 3）在密排六方固溶体中形成超结构 2）在体心立方中形成超结构 1.CuZn型 2.Fe3Al型吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University3/26/202310异类原子的相互吸引力必须大于同类原子的吸引力，eAB(eAA+eBB/2)影响有序化的因素影响有序化的因素有序固溶体和无序固溶体之间可以相互转变 具有相当于一定化学式的成分；如AB、A3B、AB3，A、B原子才能在完全有序结构中，全部按比例各自占据点阵中规定的某一位置 冷却速度；缓慢冷却 温度低于某一温度下；这个临界转变温度称为有序化温度 塑性变形使合金有序度下降吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University3/26/202311长程有序参数用来衡量有序度 定义 其中：PA、PB：表示A、B原子出现在正确位置上的几率 XA、XB：A或B原子的摩尔分数BBBAAAXXPXXPS11长程有序参数长程有序参数S=1，PA=PB=1，完全有序S=0，PA=XA，PB=XB，完全无序吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University3/26/202312长程有序固溶体（超结构）长程有序固溶体（超结构）吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University3/26/202313在在fcc固溶体中形成固溶体中形成长程有序固溶体（超结构长程有序固溶体（超结构）1、Cu3Au型吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University3/26/202314四、四、在在fcc固溶体中形成固溶体中形成长程有序固溶体（超结构长程有序固溶体（超结构）型吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University3/26/202315在在fcc固溶体中形成固溶体中形成长程有序固溶体（超结构长程有序固溶体（超结构）3、CuAuII型吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University3/26/202316在在fcc固溶体中形成固溶体中形成长程有序固溶体（超结构长程有序固溶体（超结构）4、CuPt型吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University3/26/202317在体心立方中形成在体心立方中形成长程有序固溶体（超结构长程有序固溶体（超结构）型吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University3/26/202318在体心立方中形成在体心立方中形成长程有序固溶体（超结构长程有序固溶体（超结构）2、Fe3Al型吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University3/26/202319在密排六方固溶体中形成在密排六方固溶体中形成长程有序固溶体（超结构长程有序固溶体（超结构）吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University3/26/202320长程有序固溶体（超结构）反相畴与反相畴界长程有序固溶体（超结构）反相畴与反相畴界两个有序畴同时生长相遇形成反相畴界无序到有序的转变过程是通过形核和长大完成的每个独自长大的微小区域内部原子排列都是有序的，相互接触的地方不是有序的规则排列，同类原子相遇构成了一个明显的分界面，这种区域称为反相畴或有序畴，畴与畴的界面称为反相畴界 吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University3/26/202321C60取向畴取向畴 吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University3/26/202322 通常提高硬度、强度、降低塑性有序强化5有序化对性能的影响有序化对性能的影响 电阻降低 影响铁磁性 影响弹性性质吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University3/26/202323有序化对性能的影响有序化对性能的影响 有序化转变使合金硬度和强度提高，塑性降低 最大的硬化和强化在一定尺寸的反相畴尺寸下出现，这时所引起点阵畸变最大。与过饱和固溶体脱溶强化过程类似通过有序化转变来提高材料强度的方法称为有序强化当达到完全有序化时，硬度和强度又降低Cu3Au合金的实验结果表明，当有序畴为5nm时，其屈服强度达到最大值吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University3/26/202324 有序化对某些磁性合金有突出的影响有序化对性能的影响有序化对性能的影响Ni3Mn在无序状态时是顺磁性的，在有序状态是铁磁性 有序化对合金的弹性性质一有影响 Cu3Au的实验结果表明，有序化使合金弹性模量增加 吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University3/26/202325 1固溶强化：固溶体的强度总是比组成它的纯组元高，且随溶质原子浓度增加，强度也增加固溶体的性质固溶体的性质 2改变物理、化学性质 3改变点阵常数：Vegard定律吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University3/26/202326固溶强化固溶强化Ag-Au固溶体单晶体的临界切应力与浓度的关系 吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University3/26/202327物理、化学性质变化物理、化学性质变化1 有序转变使合金的电阻降低 Cu-Au合金的电阻率与浓度的关系 650淬火，无序态；-200退火，有序态 吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University3/26/202328改变物理、化学性质改变物理、化学性质2如Si溶入-Fe中可以增加电阻，还可以提高磁导率，因此含有2%4%Si的硅钢片是一种应用广泛的软磁材料 吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University3/26/202329改变物理、化学性质改变物理、化学性质3 有些固溶元素还能改变合金的抗腐蚀性能例如Cr固溶于-Fe中，当Cr原子的摩尔分数达到12.5%时，铁的电极电位明显升高，提高合金抵抗空气、水蒸气、稀硝酸腐蚀的能力铜合金中加入Sn、Al、Ni，对铜合金的抗腐蚀性能有一定帮助。一般说来，要求高的抗腐蚀性的合金，多是单相固溶体合金