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第8章 相平衡與相圖 |
| 8.3 二元系相圖(3) 4）有極值的勻晶相圖 勻晶相圖還有兩種特殊的形式，一種是圖8-7 (a)所示的液相線與固相線相切于最低點的勻晶相圖，另一種是圖8-7 (b)所示的液相線與固相線相切于最高點的勻晶相圖。對應(yīng)于極值點也即切點的固溶體，液、固兩相的成分相同，其結(jié)晶是一個沒有溫度間隔的恒溫過程。為此應(yīng)用相律時要予以修正，因為該處的化學(xué)成分不變，所以確定系統(tǒng)狀態(tài)的變數(shù)就減少一個，于是F=0。有極值存在的二元系合金相圖有Fe-Co、Ti-Zr等。  由以上相圖分析可知：系統(tǒng)中每一個可變組成的相都與相圖上一定幾何圖象相對應(yīng)。系統(tǒng)所發(fā)生的一切變化都將反映在相圖上。相圖上的點、線、面都與一定的平衡關(guān)系相對應(yīng)。組成和性質(zhì)的連續(xù)變化，反映到相圖上的曲線也是連續(xù)的。 2. 共晶相圖(Eutectic phase diagram) 組成共晶相圖的兩組元，在液態(tài)可無限互溶，而固態(tài)只能部分互溶，甚至完全不溶。兩組元的混合物使合金的熔點比各組元低，因此，液相線從兩端純組元向中間凹下，兩條液相線的交點所對應(yīng)的溫度稱為共晶溫度。在該溫度下，液相通過共晶凝固同時結(jié)晶出兩個固相，這樣兩相的混合物稱為共晶組織或共晶體。金屬材料中Al-Si、Pb-Sn、Ag-Au等合金、陶瓷材料MgO-CaO系中都具有共晶相圖。 1）相圖及分析 .jpg) 圖8-8所示的是一個典型的二元共晶相圖。A，B分別表示兩個組元，TA和TB為兩個組元的熔點。兩條液相線相交于E點。圖中α為B在A中的有限溶解的固溶體，β相為A在B中有限溶解的固溶體，在相圖中，習(xí)慣將固溶體按從左到右的順序用希臘字母表示為α、β、γ等。TAETB為液相線，TACEDTB為固相線，CF是B在A中的飽和溶解度曲線，也稱固溶度曲線，DG是A在B中的飽和溶解度曲線。 該相圖有3個單相區(qū)：即液相L、固溶體α和固溶體β。單相區(qū)之間有3個兩相區(qū)：即L+α、L+β和α+β。在L+α、L+β與α+β兩相區(qū)之間有一條水平線CED，它是L+α+β三相的共存區(qū)。在水平線CED所對應(yīng)的溫度下，成分為E點的液相LE將同時結(jié)晶出成分為C點的αC和D點的βD兩個固相。這種平衡反應(yīng)的表達(dá)式為 （8-5） 由相律可知，發(fā)生三相平衡轉(zhuǎn)變時，自由度數(shù)等于零(F＝2-3+1＝0)，所以這一轉(zhuǎn)變必然是一個恒溫過程，而且3個相成分也各為一固定值。恒溫在相圖中就表現(xiàn)為一條水平線CED。三相平衡轉(zhuǎn)變在相圖上的特征是3個單相區(qū)與水平線只有一個接觸點，其中液相單相區(qū)在中間，位于水平線之上，而兩個固相單相區(qū)則分別位于水平線的兩端。 相圖中的CED水平線稱為共晶線，E點稱為共晶點，也稱為低共熔點。E點對應(yīng)的溫度稱為共晶溫度。成分對應(yīng)于共晶點的合金稱為共晶合金；成分位于共晶點E以左，C點以右的合金稱為亞共晶合金；成分位于共晶點E點以右、D點以左的合金稱為過共晶合金。 當(dāng)三相平衡時，其中任意兩相之間也必然相互平衡，即L-α、L-β和α-β之間也存在相互平衡關(guān)系，CE、ED和CD分別是它們之間的連線，故在這種情況下也可以利用杠桿定律來分別計算各平衡相的含量。 |
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