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但在非平衡凝固的情况下,x合紫铜止水片Cu30Ni合金铸造显金冷至T4温度时,剩余的液相L4将与部分固相a4发生包晶反应,即a4+L4→B,完成后的凝固过程,因此该合金的凝固温度为T4,并产生了一种通过包晶反应而得到的新相B。
  x合金按平衡态凝固时,固相点温度应为T3,凝固完毕应为a单相固溶体晶粒。此种B相为非平衡相,因为按平衡态,该相在x合金中是不存在的。一共晶系相图和某合金凝固时可能的非平衡固相线轨迹。x合金凝固过程与上面两个系列合金类似,a1-a表示x合金凝固时固相平均成分的走向。
  按平衡态凝固x合金的固相点温度将为T3,凝固后合金组织为a单相固溶体晶粒。但在实际的非平衡凝固条件下,紫铜止水片在T温度时,剩余液相(L。)将发生共晶反应即L。→a+,生成平衡态下不存在的非平衡共晶。不论包晶系还是共晶系合金,在非平衡凝固状态下,基体相a固溶体均具有枝晶偏析的特征,而枝晶同胞间将出现非平衡的第二相




从显组织观察可知,晶粒内部无明显特征,晶界较细,与一般单相合金的平衡结晶组织无异。2.单相铜合金的铸锭组织特征铜合金的凝固过程为非平衡过程,所以其铸锭组织一般偏离平衡态。下面以匀晶、包晶及共晶二元系合金为例说明。
  匀晶系相图及某合金凝固时可能的非平衡固相线轨迹。合金过冷至T1温度时开始凝固,首先析出的固相成分为a1,液相成分则为L1。继续冷至T2紫铜止水片温度时,析出的固相成分应为a2,与之平衡的液相成分改变为L2。a2将覆盖在先析出的a1上,若能达到平衡条件,a1的成分也会逐渐改变成a2,以达到T2紫铜止水片下的平衡态。
  但实际上,固态的扩散速率远小于液态的扩散速率,当剩余液相的成分均匀达到L2时,固相a中的成分仍为不均匀的,它们的平均成分可用a2表示。显然,a2中的B原子浓度小于a2中B原子浓度。同理,当温度降至T3及T4时,其a相的平均成分可用表示a3及a4。




在常用铜合金中,CuZn、CuSn、CuSi等富铜侧均为包晶系合金,而CuA,CuP等富铜侧为共晶系合金。Cu10Zm合金的铸态组织,该合金为a单相固溶体,枝晶干富铜,枝晶间富锌。当CuZn合金中锌含量达30%-32%时,则因非平衡凝固会导致枝晶间出现少量B相(包晶反应所得)。
  紫铜止水片Cu7A合金及Cu6.55n0.1P合金铸态组织。从图2-18(a)可知,平衡态为单相a固溶体的Cu7A合金,在铸态下,基体为具有枝晶偏析的a固溶体,枝晶间出现非平衡的少量(a+Y2)共析产物。这种共析体是因非平衡结晶时生产了非平衡共晶(a+B),其中的β相再发生共析转变所致。
  Cu6.55m0.1P合金在平衡态亦应为单相的a固溶体,但在铸锭时非平衡凝固的条件下,基体a具有较严重的枝晶偏析枝晶间富锡和磷,在一定情况下可能在枝间出现(a+8)共析体及Cu化合物(可视为++Cu三相低熔共晶)CuAl系合金中,当含铝量超过7%时会出现β相。
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