冶金物理化学 第四章 相图ppt课件.ppt

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1、第四章相图4.1二元系相图基本类型4.2二元系相图基本类型4.3三元系相图2021/9/19第四章相图2021/9/194.1二元系相图基本类型4.1.1几个定律1．相律相律是研究热力学体系中物相随组元及体系的其他热力学参数变化的规律。可用下式表达：F=c－p＋2（温度、压强）其中，F－自由度；p－相数；c－独立组元数。由于钢铁冶金研究的体系基本为定压下的相平衡，所以温度与压强的两个参数中，压强既为恒量，这两个变量成为一个，所以F=c－p＋1二元系：F=3－p；三元系：F=4－p。2．连续原理当决定体系状态

2、的参数连续变化时，若相数不变，则相的性质及整个体系的性质也连续变化；若相数变化，自由度变了，则体系各相性质及整个体系的性质都要发生跃变。3．相应原理对给定的热力学体系，互成平衡的相或相组在相图中有相应的几何元素（点、线、面、体）与之对应。2021/9/194.1二元系相图基本类型～图及其应用（Ellingham图）对元素M和氧的反应，可以写成如下标准反应形式（即所有元素都与反应）：＝＝=为了比较各元素M与氧气反应生成氧化物的强弱，Ellingham根据以上标准反应得到的与的关系式,将所有元素与反应的～画到一

3、张图上，如图2-1所示。2021/9/194.1二元系相图基本类型4.1.2Ellingham图的热力学特征从热力学原理来说，氧势图中所描述的化学反应有以下两个特点：1)直线位置越低，则氧化物越稳定，或该氧化物越难还原；2)同一温度下，几种元素同时与相遇，则氧化顺序为：Ellingham图上位置最低的元素最先氧化。例如：1600K，最易氧化的几个元素依次为：Ca-Ce-Ba-Mg-Al概括起来，氧势图有如下热力学特征：低位置的元素可将高位置元素形成的氧化物还原2021/9/194.1二元系相图基本类型202

4、1/9/194.1二元系相图基本类型2021/9/194.2二元系相图基本类型对二元系相图，在一般的物理化学教科书上已经有详细的介绍，我们把二元系相图进行分类，并做一个总结。此处：L、L1、L2表示液态溶液；A、B表示固体纯组元；、、表示固溶体（固体溶液）；M、M1、M2表示A、B间形成的化合物。二元相图划分：从体系中发生的相变反应区分，可分为：1．分解类共晶反应－液相冷却时分为两个固相，此固相可以是纯组元，也可是固溶体或化合物。液态冷却到共晶温度时，发生如下六种类型反应：。以上不同的反应代表一种相图的类型

5、。2021/9/194.2二元系相图基本类型共析反应－固溶体或固态化合物在冷却时分解为两个固相（共12个类型）。与共晶反应不同的是，共析反应是当温度降低到共析点时，由固溶体或固态化合物生成两个固相组成的共晶体（如A+B，……）各种类型的相图发生的共析反应为:3）单晶反应－液态溶液分解为一个固体及另一个组成的液相。2021/9/194.2二元系相图基本类型2．化合类1）包晶反应－体系在冷却时，液相与先结晶出的固相或固溶体化合为另一固相（共六类）。2）包析反应－体系冷却时，两个固相纯物质、化合物或固溶体生成另外

6、一个固相化合物或固溶体（共12类）。2021/9/194.2二元系相图基本类型1)从相图的基本结构分：共晶型如图4-1所示2）生成化合物①生成稳定化合物如图4-2所示2021/9/194.2二元系相图基本类型②生成不稳定化合物如图4-3所示3）生成固溶体①固态部分互溶，如图4-4；②固态完全互溶的固溶体，如图4-5；③固相部分互溶，并有转熔点（包晶点），如图4-6；④含有最高（或最低）点连续互溶。2021/9/194.2二元系相图基本类型3）液态部分互熔如图4-8所示2021/9/194.3三元系相图引言我

7、们先用相律对三元系相图作以分析：独立组元数为3，所以F=C-P+1=4-P若相数P＝1（至少），则最大自由度F=3；若相数F＝0（至少），则最多相数P＝4。2021/9/194.3三元系相图4.3.1三元系浓度三角形的性质浓度三角形的构成：如图4-9所示。在图中，各字母及线的意义如下：等边三角形顶点A、B、C分别代表纯物质；A的对边BC代表A成分为零；自A点作BC边的垂线AD，并将其划分为5等份，则每份为20％；逆时针方向自C至A，自A至B，自B至C分别代表A、B、C各组元浓度。2021/9/194.3三元

8、系相图1．垂线、平行线定理从等边三角形ABC内任一点P向三个边画三条垂线，这三条垂线之和等于三角形的高度，也即：PG+PE+PF=AD；如图4-10。从等边三角形ABC内任一点P画三个边的平行线，则三条平行线之和等于任一边长，也即：PM+PL+PK=AC(或AB或BC)。如图4-112021/9/194.3三元系相图2．等含量规则在等边三角形中画一条平行于任一边的线，则该条线任何一点有一个组元的成分是不变的，这个