Systèmes d'Alliage
Diagramme de Phase T-x
Évolution Microstructurale
Paramètres
Contrôle de la Composition
Contrôle de la Température
Options d'Affichage
Règle du Levier
Principes Physiques
Régions de Phase
Instructions
- Sélectionnez différents systèmes d'alliage (Pb-Sn, Cu-Ag) ou créez des paramètres personnalisés
- Ajustez la composition et la température pour explorer différentes régions de phase
- Observez les changements de microstructure basés sur la composition et la température
- Utilisez la règle du levier pour calculer les fractions de phase dans les régions biphasées
- Activez l'animation de courbe de refroidissement pour voir le processus de solidification
Qu'est-ce qu'un Diagramme de Phase d'Alliage?
Un diagramme de phase d'alliage est une représentation graphique montrant les relations d'équilibre entre les phases dans un système d'alliage à deux composants en fonction de la température et de la composition. Le diagramme T-x affiche les régions liquide, solide et biphasée où liquide et solide coexistent. Comprendre les diagrammes de phase est crucial pour prédire la microstructure et concevoir des alliages avec des propriétés spécifiques.
Réaction Eutectique
La réaction eutectique (L ⇌ α + β) se produit à une composition et une température spécifiques où le liquide se transforme simultanément en deux phases solides. Ce point représente la température de fusion la plus basse du système. Les alliages eutectiques se solidifient à température constante, similaires aux métaux purs, et forment des microstructures caractéristiques lamellaires ou en forme de tiges. Les exemples incluent la soudure Pb-62%Sn (point de fusion 183°C) et les alliages de coulée Al-12%Si.
Règle du Levier
La règle du levier calcule les quantités relatives de phases dans les régions biphasées. Elle traite la composition comme un point d'équilibre de levier: la fraction de chaque phase est proportionnelle à la distance de la composition globale à la limite de phase opposée. Pour les phases liquide (L) et solide (α): fₗ = (x - xₐ)/(xₗ - xₐ), où x est la composition globale, xₗ est la composition liquide, et xₐ est la composition solide. Ce principe est fondamental pour prédire la microstructure et les propriétés des matériaux.
Évolution Microstructurale
Pendant le refroidissement, les alliages développent différentes microstructures selon la composition. Les alliages hypoeutectiques (composition < eutectique) forment d'abord la phase α primaire, puis le mélange eutectique. Les alliages hypereutectiques (composition > eutectique) forment d'abord la phase β primaire. La composition eutectique se forme entièrement comme structure lamellaire fine. L'échelle et la morphologie de ces microstructures déterminent les propriétés mécaniques: les structures eutectiques fines augmentent la résistance, tandis que les phases primaires affectent la ductilité et la ténacité.
Courbes de Refroidissement
Les courbes de refroidissement tracent la température en fonction du temps pendant la solidification. Les métaux purs et les alliages eutectiques montrent une arrestation thermique (plateau) au point de fusion dû à la libération de chaleur latente. Les compositions hors eutectique montrent deux arrestations: première lorsque la phase primaire commence à se former, seconde à la température eutectique. La longueur du plateau eutectique augmente avec la quantité de mélange eutectique. L'analyse de la courbe de refroidissement est utilisée expérimentalement pour déterminer les limites du diagramme de phase.
Applications
Les diagrammes de phase d'alliage sont essentiels en science des matériaux et en ingénierie: sélection d'alliages de soudure pour l'électronique (Pb-Sn, Sn-Ag-Cu), conception d'alliages de coulée (Al-Si, Fe-C), développement d'alliages traités thermiquement (Al-Cu, Mg-Al), prédiction du comportement de soudage, contrôle de la microstructure par traitement thermique, et dépannage des défaillances matérielles. Les applications courantes incluent la soudure tendre (Pb-63%Sn, fond à 183°C), les alliages de brasage (Cu-Ag, fond à 780°C), et les alliages de coulée d'aluminium (système Al-Si).