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《国外名校名著:材料科学与工程基础(第5版)(英文影印版)》1. Introduction1.1 Historical Perspective1.2 Materials Science and Engineering1.3 Why Study Materials Science and Engineering?1.4 Classification of Materials1.5 Advanced Materials1.6 Modern Materials'Needs2.Atomic Structure and Interatomic Bonding2.1 Introduction2.2 Fundamental Concepts2.3 Electrons in Atoms2.4 The Periodic Table2.5 Bonding Forces and Energies2.6 Primary Interatomic Bonds2.7 Secondary Bonding or Van der Waals Bonding2.8 Molecules。

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(1)固溶热处理 沉淀硬化可以通过两种不同的热处理方式完成。第一种是固溶热处理，所

理

有溶质原子溶解形成单一相固溶体。假设合金组成为图140中的C。点。其热

处理过程包括将合金加热至α相区域的某一温度，即T，并保温一段时间，直到

存在的β相完全溶解。在此点，合金仅由浓度为C的a相组成。接下来，将其快

速冷却或淬火至温度T，对于大多数金属来说其温度为室温，从而阻止任何扩散

并且阻止了伴随形成的β相。因此，在丌温度下，非平衡状态中仅有过饱和的a

相固溶体和B原子存在，这种状态下的合金相对较软，强度也不太高。而且，对

于大多数合金来说，温度下的扩散速率非常小，单一α相可在该温度下存在相

对长时间。

03相 相的概念对于相图的理解也很重要。相可定义为系统中均匀的部分,具有均一的化学和物理性质。每一种纯净材料都可认为是一个相,包括固溶体、水溶液和气溶体。

10.5相平衡 平衡是另一个重要的概念，是通过名为自由能的热力学量来描述的

平衡

言之，自由能是系统内能的函数，同时表示系统中原子或分子的混乱或无

(或熵)的程度。在某些特定温度，压力和成分组成下，系统的自由能最小

自由能

则系统处于平衡状态。在宏观意义上，意味着系统处于稳定状态，其性质不

随着时间的变化而发生改变。若改变平衡状态系统中的温度，压力或是

成中的的任一参数，将会导致自由能的增加，并且随后系统可能会自发地

指的是在多相系统中的平衡

自由能最低的状态。

液相L是铜和镍组成的均匀溶液。α相是由含铜和镍组成的置换固溶体，并具有FCC晶体结构。温度低于1080℃时，铜和镍能够以任何成分组成互溶成为固态。由于铜和镍具有相同的晶体结构(FCC)，相近的原子半径和电负性，以及相似的价电子数，因此两者能够无限互溶，如第5.4节中讨论。由于在铜-镍系统中两种组元在液态和固态中是无限互溶的，因此称为匀晶系统

下面是关于专业术语命名的方法。首先，对于金属合金，通常用小写希腊字母(a，β，Y等)表示固溶体。此外，对于相界，划分液相区L和固液双相区(a+L)的线称为液相线，如图10.3(a)中所示;位于液相线之上所有温度和组成表示的区域仅存在液相。位于a和(a+L)之间的线称为固相线，在固相线之下只存在固相a

如图10.3(a)所示，固相线和液相线相在成分的最左边和最右边相交，两个交点分别代表了纯组分的熔化温度。例如，纯铜和纯镍的熔化温度分别为1085℃和1455℃。加热纯铜时沿着最左边的温度轴垂直向上移动。铜会在熔点达到之前保持固态。到达熔化温度时发生固-液转变，一直到转变完成之前，加热也不能使温度升高

至于除了纯组元的之外的任何组成，熔化现象将会在固相线和液相线之间的温度范围内发生:在该温度范围内，固相α和液相都处于平衡状态。例如，在加热组成为50%(质量)Ni-50%(质量)Cu的合金时[图10.3(a)]，在大

加，在B点达了最大值[在79℃时含8.09%(质量)Ag]，在纯铜熔点时，度极限又减少为零，即A点「在1085℃(1985T)]。当温度低于79℃(14时，将α相和(aB)相分开的溶解度曲线，叫做固溶线:位于a相和(a+L)相之的界线AB，叫做固相线，如图10.7中所示。对于β相，同样存在固溶线和程线分别是HG和GF。B相中铜的最大溶解度在G点「8.8%(质量)Cu]，位于T(1434下)。水平线BEG平行于组成轴，并且延伸到两边最大溶解度的位置，可以认为是固相线;它代表了在平衡状态下的铜-银合金中，液相存在的最低温度。 在铜-银系统中发现3个两相区(图10.7):aL，B+L和a+B。a相和β固溶体在a+B两相区中，能够在任何温度和组成下共存;+液相和β+液相能够在各自的相区内共存。此外，相的组成和相对含量可以通过之前讲过的等温连接线和杠杆定理来确定。

随着银加入到铜中，合金完全变成液体所对应的温度是沿着液相线AE递减的，因此，银的加入使得铜的熔化温度降低。上述情况同样适用于银，铜的加入降低了银的熔化温度，沿着另一条液相线FE逐渐降低。相图中，这两条液相线相交于E点，是水平等温线BEG必须通过的点。E点成为共晶转変点，以组成C和温度7E表示:对于铜-银系统，C和的值分别为71.9%(质量)Ag和79℃(1434T)如下

当合金组成为C，温度的变化通过7时，会发生一个重要的反应:该反应 a(CAB)+B(Cap)

(108)

随着冷却进行到到温度7时，液相转变为两个固相α相和β相，加热时反应向反方向发生。这种反应叫做共晶反应(共晶意味着“易于熔化”)，C和分别代表共晶组成和共晶温度:C。a和CpE分别代表在共晶温度7时α相和B相的组成。因此，对于铜-银系统，共晶反应式(10.8)，可以写成如下反应式

니71.96质量)Ag...

书籍介绍

《国外名校名著:材料科学与工程基础(第5版)(英文影印版)》1. Introduction1.1 Historical Perspective1.2 Materials Science and Engineering1.3 Why Study Materials Science and Engineering?1.4 Classification of Materials1.5 Advanced Materials1.6 Modern Materials'Needs2.Atomic Structure and Interatomic Bonding2.1 Introduction2.2 Fundamental Concepts2.3 Electrons in Atoms2.4 The Periodic Table2.5 Bonding Forces and Energies2.6 Primary Interatomic Bonds2.7 Secondary Bonding or Van der Waals Bonding2.8 Molecules。