工程材料网络课程 2.2 金属材料的结构 2.2.4 金属的结晶(7)

相图几乎都是通过实验过程建立的，最常用的方法是热分析法。下面以Cu－Ni合金为例，说明用热分析法建立相图的具体步骤，如图2-2-4-5所示。

①配制不同成分(质量分数)的Cu－Ni合金。

例如：合金Ⅰ　100%Ni；20％Cu+80％Ni；40％Cu+60％Ni；60％Cu+40％Ni；80%Cu+20%Ni;100%Cu。

配制的合金数目越多，合金成分的间隔越小，得到的相图越精确。

②测出以上各合金的冷却曲线，并找出各冷却曲线上的临界点(即转折点和平台)的温度。

③画出温度─成分坐标系，在相应成分垂线上标出临界点温度。

④将物理意义相同的点(如转变开始点、转变结束点)连成曲线，标明各区域内所存在的相，即得到Cu－Ni相图，如图2-2-4-5所示。

（2）二元合金相图的基本类型

大多数二元相图都比Cu-Ni合金相图复杂，但不论多复杂，都可以看成是由几类最基本的相图组合而成的。基本的二元合金相图有匀晶相图、共晶相图和共析相图等,下面分别讨论。

1）二元匀晶相图

匀晶相图中两组元在液态、固态下都能无限互溶，具有这类相图的二元合金系有Cu-Ni、Cu-Au、Au-Ag、Fe-Ni、W-Mo、Cr-Mo等，有些硅酸盐材料如镁橄榄石（Mg2SiO4）-铁橄榄石（Fe2SiO4）等也具有此类特征。在这类合金中，结晶时都是由液相结晶出单相的固溶体，这种结晶过程称为匀晶转变。下面以Cu-Ni合金为例来进行分析。Cu－Ni合金相图如图2-2-4-6所示，该相图十分简单，只有两条曲线，上面一条是液相线，下面一条是固相线。由液相线和固相线将相图分成三个相区：液相区L、固相区α以及液、固两相并存区L+α。其中Ｌ相是铜和镍形成的合金溶液，α是铜和镍组成的无限固溶体。

以图2-2-4-6中b成分合金为例进行分析平衡结晶过程。

图2-2-4-6 Cu-Ni匀晶相图

当K合金在 1 点温度以上时，合金为液相L，自然冷却；当缓慢冷却至T1温度时，合金发生匀晶转变L→α，开始从液相中结晶出固溶体α，1～2点温度之间时，随着温度的下降，结晶出来的α固溶体量逐渐增多，剩余的液相L量逐渐减少，同时，剩余的液相L和已结晶出来的α固溶体的成分通过原子的扩散也不断的改变。当缓慢冷却至 2点温度时，匀晶转变完成，合金全部结晶为与合金本身成分一致的单相α固溶体。其它成分合金的平衡结晶过程也完全类似。结晶动画如图2-2-4-7所示.

图2-2-4-7结晶示意图

与纯金属一样, α 固溶体从液相中结晶出来的过程中, 也包括有生核与长大两个过程, 但 << >>