☞ 分类：按溶质原子在溶剂晶格中所占位置的不同，可 分为置换固溶体和间隙固溶体。
第二章 合金的相结构与二元合金相图 2.1 合金的相结构
图1 固溶体两种类型示意图
第二章 合金的相结构与二元合金相图 二．合金的相结构
1、固溶体 （1）置换固溶体
“Cu-Ni合金”: Cu的面心立方晶格结点上的原子， 可以部分或全部被溶质原子Ni置换掉。 ► 按溶质组元的固溶度可分为无限固溶体和有限固溶体； ☞ 有限固溶体（当溶质组元浓度＞固溶度后，可形成另
溶，则冷却时将产生匀晶反应的合金系，构成匀晶相图。 1．合金的平衡结晶过程示意图
L→α
第二章 合金的相结构与二元合金相图
三．匀晶相图 2．合金的平衡结晶过程
☞ 平衡结晶是合金在极缓慢的冷却过程中，原子能够充分扩 散，随时达到相平衡的结晶过程。
☞ 当合金从高温缓慢地冷却到与液相线相交的t1温度并稍过 冷时，开始从液相L1中结晶出成分为的α1 固溶体。固相成
第二章 合金的相结构与二元合金相图
2.1 合金的相结构
（2）电子化合物 • 这类化合物的组成不遵守原子价规律，而是按一定的电子浓度组成。 • 如电子浓度=2/3时，铜锌可形成体心立方的CuZn中间相；当电子浓度
=21/13时，则形成复杂立方结构的Cu5Zn8中间相。 （3）间隙化合物 • 这类化合物是由过渡族金属与原子半径较小的非金属元素，如C、N、
第二章
合金的相结构与二元合金相图
第二章 合金的相结构与二元合金相图
主要内容
2.1 合金的相结构 2.2 二元合金相图 2.3 二元图 2.1 合金的相结构
一．概述 ☞ 纯金属：导电性、导热性好。但强度并不高，应用受限制。 ☞ 合金：是两种或两种以上金属元素或金属与非金属元素制 成的具有金属特性的物质。 ☞ 组元：组成合金的最基本的独立的物质。 由两个组元组成的合金称为二元合金。 由三个组元组成的合金称为三元合金或多元合金。 ☞ 相：是金属或合金中具有同一结构，同一原子聚集状态和 性质均匀的连续组成体，不同“相”之间存在界面，称为相 界面。
O、B等形成的金属化合物。 • 可按原子半径比值分类
r非金属 0.59 r金属
简单间隙化合物
r非金属 0.59 r金属
复杂间隙化合物
第二章 合金的相结构与二元合金相图
2.2 二元合金相图 一．概述 • 定义：相图是表示合金系中所有合
金，在非常缓慢冷却（或加热）条 件下，在各个温度下存在的相或其 组织的图解。
☆作用：通过相图知道各种成分的合金在任一温度下存在的 相及相成分。加热或冷却过程中的相变及相变温度、室温下 合金的平衡组织及性能，为制定热处理规范提供依据。
第二章 合金的相结构与二元合金相图 二．二元合金相图的制作 1、以Cu-Ni二元合金系为例，用热分析法来绘制相图。
L
L+α
α
第二章 合金的相结构与二元合金相图
一新相）； ☞ 无限固溶体（完全溶解100%溶质组元，但不改变溶剂
的晶格类型）。
1、固溶体
第二章 合金的相结构与二元合金相图
（2）间隙固溶体 溶剂组元的晶格类型保持不变。溶质原子溶入到溶剂晶
格的间隙中，这种固溶体称为间隙固溶体。
☞ 形成间隙固溶体的条件：晶格间隙一般小于0.1nm，只有半 径较小的原子才可溶入间隙，如氢（0.046nm）、氧 （0.060nm）、碳（0.077nm）和硼（0.097nm）等。
分沿着固相线变化，液相成分沿着液相线变化。当然随着结
晶的进行，液相量逐渐减少，固相量逐渐增加。在t2到t3温
度间，结晶继续进行，液相成分沿液相线变化，固相成分沿
固相线变化，并在温度 t3 时结晶完毕，得到成分为 3（含
60%Ni）的单相固溶体，由一颗颗的晶粒组成。
第二章 合金的相结构与二元合金相图
第二章 合金的相结构与二元合金相图
2.1 合金的相结构
2、金属化合物（中间相） • 定义：A、B两组元组成合金时，由于溶解度的不同，
除形成有限固溶体外，还有可能形成与A、B组元晶格 类型不同的新相，这种新相就称为金属化合物。 • 分类：金属化合物根据形成条件，可分为下列三种类 型，即正常价化合物、电子化合物、间隙化合物。 （1）正常化合物 • 这类化合物按正常的原子价规律组成，具有一定的化 学成分，可用化学分子式来表示其组成，例如： Mg2Si 、Mg2Sn等。其特点是硬度高，脆性大。
三．匀晶相图 3．杠杆定律极其应用 当合金在某一温度处于相图中的两相区时，从相图中不
仅可知两平衡相的成分，还可应用“杠杆定律”求出两个平 衡相的重量比。现以图6铜镍合金中含x%Ni的合金为例，来 说明杠杆定律极其应用。
第二章 合金的相结构与二元合金相图
3．杠杆定律极其应用
在平衡温度时，合金的两个平衡相为：液相的成分以a点表示，即含 y%Ni, 固溶体的成分以c点表示，即含z%Ni。设液、固两相的重量分别为 WL 和Wa ，合金的总重量为W。则
溶质与溶剂原子半径比小于0.59
☞ 固溶体性能的变化：
① 置换固溶体 → 晶格畸变； ② 间隙固溶体 → 晶格畸变 ③ 晶格畸变 → 强度、硬度上升，塑性、韧性下降→ 固溶强化。
第二章 合金的相结构与二元合金相图 2.1 合金的相结构
☆ 固溶体性能的变化
图2 固溶体中大、小溶质原子所引起晶格畸变示意图
2.2 二元合金相图
2、二元合金相图特征点、线的意义 • tA—铜的熔点 • tB—镍的熔点 • tAatB—液相线 • tAbtB—固相线 • tAatB线上为一液相区 L • tAbtB线下为一固相区 α • 两线之间为液固相区 L+α
第二章 合金的相结构与二元合金相图
三．匀晶相图 ★ 定义：若两组元在液态时无限互溶，在固态时也无限互
第二章 合金的相结构与二元合金相图
2.1 合金的相结构
二．合金的相结构 合金的相结构是指相的原子排列规律。它比金属
晶体结构复杂，但可归为两类： ①固溶体 ②金属化合物。
1、固溶体：固溶体与溶液一样，有溶剂与溶质之分。 含量少的叫溶质，含量多的叫溶剂。
☞ 特点：溶剂组元保持它的晶格类型不变，所以固溶体 的晶格类型就是溶剂组元的晶格类型。