什么是合金的相分析?

[拼音]：hejin de xiangfenxi

[外文]：phase analysis in alloys

相分析是研究合金这类化学平衡体系中相的各种物理特性参数与决定体系平衡状态的因素（如温度、压力、组分浓度）之间的关系，以阐明合金的化学性质、热处理工艺与材料性能之间的相互关系(见固态相变)。弄清这些关系和规律，对控制合金成分范围、选择热处理工艺、探讨合金化机理和故障分析将都具有重要意义（见金属和合金的微观分析）。

研究合金中相的形态、结构、成分等方面所用仪器和综合技术及其作用和鉴别能力示于下表。

合金的相分析技术可分为两类，根据研究目的、任务和要求选择：一为直接法，通过光学显微镜、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、 X射线衍射、电子探针、离子探针等对固体试样直接进行相分析，侧重晶粒度、晶界、亚晶界、孪晶界等的形态研究，以及晶体结构与缺陷(空位、位错等)，择优取向等的结构研究。一为提取法，利用合金的化学和电化学性质，先将目的相从试样中提取出来再进行分析。这种方法也称为物理化学相分析、残渣分析、湿法相分析、电化学相分析、元素状态分析等。此法侧重研究相的结构类型、化学组成和数量。提取法与直接法相比有以下特点：

（1）所研究的相是从一定宏观体积样品中取得，代表试样“总体”；如取出物中的每一个相均包括各不同阶段，基体不同部位析出的各种不同粒度的产物。

（2）由于电解法除去了基体，目的相得到富集，从而使合金中含量甚少的相能进行定量分析。因此，提取法所得各种分析结果，反映合金中各组分间相互作用的统计规律。

提取法相分析包括以下内容：

（1）分解合金基体，选择提取目的相；

（2）对所提取出的混合相，用化学试剂溶解法进行分离；

（3）对混合相或单一相中的化学成分进行定量分析；

（4）对所提取或分离后的残渣进行Ｘ射线衍射结构分析，或用金相法进行相的形态分析。

金属和合金中相的提取，最有效的是电解法；主要依赖于电解质溶液理论，电极过程极化和钝化理论等物理化学原理。对提取出的混合相的分离，最有效的和常用的是化学试剂溶解法。虽然也有酸溶法，卤素有机试剂法，但会破坏一些敏感的不稳定相（如大多数金属间化合物，Fe3C，Mo2C等）；卤素有机试剂法只适于一些对酸不稳定或易水解的化合物的提取。

电解法是利用各种相的电化学性质差别，通过外加电流分解基体而得到目的相。选择合适电解液和外加电流密度，使试样适当极化，合金基体处于活化或过钝化状态而被电离；所需要提取的相则处在其低于稳定电位状态，或虽超过其稳定电位，但又进入阳极钝化状态不被电离，以不溶残渣形式分离出来。如试样所处电位超过基体或目的相的稳定电位或过钝化电位，但因两者的极化差别较大，以致在一定电位范围内，基体被电离的速度大于目的相，因此，目的相仍可大致定量分离。

目前，用提取法能提取出钢和合金中以下第二相：

（1）金属间化物；γ┡[Ni3Al、Ni3(Al，Ti)]，γ"(Ni3Nb)，η(Ni3Ti)，σ(MnCr、NiCrMn等)，μ(Fe7Mo6、Ni7Nb6)，Laves(Fe2Ti、Fe2Mo等)， X(Fe36Cr12Mo10)。

（2）碳化物；Fe3C，MC，M23C6，M7C3，M6C，M2C等。

（3）氮化物；TiN，ZrN，NbN，BN，CrN，VN等。

（4）硼化物；M3(CB)，M3B2，M4B9。

（5）硫化物；MnS，Ti2S，Ti2CS（又称Y相）。

（6）氧化物（包括氧化物、复杂氧化物及硅酸盐）。

参考书目

钢铁研究总院编著：《钢和铁、镍基高温合金的物理化学相分析》，上海科学技术出版社，1981。鎌田仁編：《最新の鉄鋼状態分析》，株式会社アグネ，1979。