实验方法：获取三元合金相图

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：获取三元合金多温相图的实验方法和获取二元合金相图的方法没有两样。无论制作多温截面还是等温截面图，总是根据三个侧边已确定的二元系相图，联系本章各节所述的原理，构思出本截面的轮廓图，再以实验获得相变点的数据与轮廓图进行比对和合理地修订，最后得出结论性的截面图。熔盐系相图的组元其实都是赝组元，但从来都以组元来对待。

获取三元合金多温相图的实验方法和获取二元合金相图的方法没有两样。通常是获取不同位置的多温截面，然后将多个多温截面拼凑成完整的立体三角棱柱相图。这种研究工作量极大，对个别多温截面的报道并不少，但鲜见有此类立体相图的全面报道。通常更多的报道只是研究体系的液相限，用热分析方法获取多个截面的液相限，联系侧边的二元系，画出三元相图液相限的投影。

另外常见的报道是不同温度的三角等温截面。因为温度恒定，就谈不上用热分析方法了。通常根据侧边二元系相图的布局，构思出三元等温截面中相边界可能的走向，然后据此熔制不同组成的多个试样。经过长时期退火达到平衡后，再经过淬火处理以保持该温度平衡的物相，用XRD相分析，光学或电子显微镜分析或其他的相分析方法判断该组成试样的相组成，是由哪些相的单相、两相还是三相所构成，从而画出该温度下的相边界，最后得出等温截面图。

无论制作多温截面还是等温截面图，总是根据三个侧边已确定的二元系相图，联系本章各节所述的原理，构思出本截面的轮廓图，再以实验获得相变点的数据与轮廓图进行比对和合理地修订，最后得出结论性的截面图。没有构思截面轮廓图的知识，便无法使看来杂乱无章，更带有误差的实验数据构成截面图。(https://www.chuimin.cn)

在全固相中，相平衡的表达几乎全是用的等温截面方法。常用的方法和上面叙述的等温相图方法完全相同，不过这时在等温图中不可能出现有液相参与的相区罢了。如果体系中各个组元和赝组元间都完全不生成固溶体或有限固溶体，那么固相等温相图的工作就相对较为简单，因为除了三个组元以外，在液相限上出现的固液同分化合物以及固液异分化合物，不管是侧边上二元的还是体系中三元的化合物，冷却到全固态时几乎都会依然稳定存在，留下的问题完全就像图4.28d所示“三元系的副分”那样，判断并画出哪些是稳定的相边界就行了。此外，如果三个组元生成连续的固溶体，全固相的等温相图就更为简单，显然就是一块空白的三角形，也无需细作研究和报道了。问题在于在连续固溶体的全固相中往往在较低的温度下又会分裂出不同的相区，甚至出现新的化合物，当等温截面所取的温度有可能正好截到这些新相区时，相图的实验工作就不可以掉以轻心了。最复杂的情况莫过于组元和化合物都生成有限固溶体，这时首先需要判定各个固溶体的等温相边界，然后才判定两相区和三相区的相边界。判定并画出各个相区内的结线更是一件困难和细致的工作。研究一个等温平衡相图往往需要熔制不同组成的数十乃至一二百个试样。为了取得试样的平衡，退火的时间经常需要数十天，数月乃至数年。研究固相平衡的等温相图是一件十分枯燥、繁琐但却又是极有意义的工作，对金属合金的加工和应用以及材料科学来说，都是不可缺少的基本参考数据。

[1]“赝”一词有“几乎和真的一样”的意思。相图学中“赝组元”完全可以和组元一样遵从相律。赝二元系也常可以看成是二元系。熔盐系相图的组元其实都是赝组元，但从来都以组元来对待。一些学者将“pseudo”字译作“伪”，其意涵并不恰当。

实验方法：获取三元合金相图

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