三元系统相图及其应用

1第三节三元系统相图三.在固相中形成固溶体的三元相图基本类型1.三组分生成连续固溶体的三元系统相图①相图的构成整个立体相图被一个凸起的液相面和向下凹的固相面划分为三个空间。液相区域、固溶体SABC的固相区域、固溶体与液相共存区域。2第三节三元系统相图结线的旋转方向液相面和固相面都是平滑的曲面，其上既没有线，也没有点，因此其投影图仅仅是一个空白的三角形。一般是采用做等温截面的方法，在投影图上得到相应的两条线L-L和S-S，用结线表示该温度下平衡的两个相的组成。3第三节三元系统相图4虽然结线的位置是由实验确定的，但随着温度降低它们的方向变化却有一定的规律。结线的方向循着组分熔点降低的方向转动。组成为n的析晶过程：第三节三元系统相图1212:():SSSSnLLLL把结线的两端连接起来，便是固液的析晶路径。（象两个翅膀）注意：各温度下的结线都是通过n的组成点52.只有一个二元系统生成连续固溶体的三元系统相图做等温截面，可以看出各稳定共存的相第三节三元系统相图6析晶过程分析（在A的初晶区）当液相到达P点，SS在P’,ΔAPP’,M处于其中，重心位置，固相总组成在G。xA:xSS:xL=P’y:Ax:xy第三节三元系统相图MPGM固相量液相量当液相组成到达Q，固溶体组成在Q’，Q’在AM连线上，所以液相消失，析晶结束。7析晶过程分析（在A的初晶区）当液相到达P点，SS在P’,ΔAPP’,M处于其中，重心位置，固相总组成在G。xA:xSS:xL=P’y:Ax:xy第三节三元系统相图MASLWPOMLSSALSSALAL：消失)(:MPGM固相量液相量当液相组成到达Q，固溶体组成在Q’，Q’在AM连线上，所以液相消失，析晶结束。8如配料点在固溶体初晶区内，a-a’,k-k’,b-b’结线是由实验确定的。第三节三元系统相图aMbkaS''':)(:消失LdCbkaLSSALSSALSSLSSL液相到C点，相应SS为C’，ΔC’CA,a在其中，重心位置。C（L）与a连线，交AC’上M，即为固相组成点。9第三节三元系统相图右图是这类相图的立体图。同成分熔融二元化合物AmBn能和组分C以任何比例形成固溶体。整个相图可划分成两个副三角形，每一个副三角形恰好就是前面讲的第二类型的相图。3.具有一致熔二元化合物和第三组分生成连续固溶体的三元体系相图10第三节三元系统相图4.具有一个不一致熔二元化合物和第三组分生成连续固溶体的三元体系相图右图是这类相图的立体图。注意：连接C-AmBn的垂直平面，交P’E3’于K，把P’E3’分成两段，这两段上界线的性质是不同的，P’K’是转熔线，L+A→SS,K’E3’是共熔线，L→A+SS（l1与A+SS1共存，作l1的切线交于A-SS1连线上，L→A+SS，l2与A+SS2共存，作l2的切线交于A-SS2连线上，L+A→SS）11W点的析晶过程：最后的凝固物是A+SS第三节三元系统相图13LALASSWll如果原始组成点在x点相应液相下固溶体的组成由实验确定5421llllxBSSLSSLSSALAL125.在一个二元体系内生成低共熔型有限固溶体的三元体系随着A组分的增加，B-C之间固溶体不互溶范围逐渐减少，最后汇于一点k，通过k点，作等温截面，交得液相线l1l2，液相面投影图：第三节三元系统相图13第三节三元系统相图低共熔点E加入A组分后，升温，E1点，不再是两个不互溶的固溶体。固相面投影图（右）：温度降低，不互溶的范围也扩大。所以在这类固溶体相图中，结晶结束时的产物，并不一定是最终产物。若原始配料点组成在虚线内，析晶刚结束时是α，最终α+β。14把上面两个三角形叠加在一起，就可得到这类相图的平面投影图。第三节三元系统相图15第三节三元系统相图u的析晶路线：u在的液相面上，首先析出α，固相组成在S（由实验确定），最终固相为α+β，析晶过程如翅膀形，到l1，固相到a1。l1→l2→l3u点在a2－b3连线上，析晶过程固相组成点在l2u的连线上。（与a-b的交点）321321bbbaaaαu166.在一个二元体系内生成转熔型有限固溶体的三元体系相图与前面一个不同的是，PP1在不混溶区的外面，在PP1线上进行的是单变量的转熔过程，L+β→αm点的析晶过程：L：m→l1，液相沿P1P线变化，l1→l2→l3S：固相.m点在a-b线上，析晶结束。第三节三元系统相图110'abb321321bbbaaa17第三节三元系统相图n点最初析出β晶体，最后是α晶体，因为在虚线外，所以降温的过程也不会有β产生。187.一个二元体系内生成低共熔型有限固溶体，另一个二元体系内生成转熔型有限固溶体的三元相图。偏A的曲面，α的溶解度曲面偏BC边的曲面，β的溶解度曲面在此间，α、β共存第三节三元系统相图19第三节三元系统相图EP线上有三种性质：El2,L→α+βl2点，L→β+（α）l2P，L+α→β三个区域的析晶情况是不同的（P94）20第三节三元系统相图8.三个二元体系中均生成低共熔型有限固溶体的三元系统相图这类相图和无化合物生成仅有一低共熔点的三元相图类似，只是这里的液相面是和单相固溶体成平衡。21第三节三元系统相图相图中a、b、c、E四点均为无变量点，L⇌α+β+γ相区分布如右图，析晶过程如前述