二组分凝聚系统相图课件.ppt

水-盐冷冻液 在化工生产和科学研究中常要用到低温浴，配制合适的水-盐系统，可以得到不同的低温冷冻液 水盐系统 低共熔温度 252 K 218 K 262.5 K 257.8 K 在冬天，为防止路面结冰，撒上盐，实际用的就是冰点下降原理。 液、固相都完全互溶的相图 两个组分在固态和液态时能彼此按任意比例互溶而不生成化合物，也没有低共熔点。称为完全互溶固溶体。Au-Ag,Cu-Ni,Co-Ni体系属于这种类型。 两种物质形成的液态混合物冷却凝固后，若两种物质形成以分子、原子或离子大小均匀混合成一种固相，则此固相为固态混合物（即固溶体）或（固态溶液）。 当两种物质具有同种晶型，分子、原子、离子大小相近时，一种物质晶体中的这些粒子可以被另一种物质的相应粒子以任意比例取代时，即能够形成固态溶液。 液、固相都完全互溶的相图 两个组分在固态和液态时能彼此按任意比例互溶而不生成化合物，也没有低共熔点。 以Au-Ag相图为例 梭形区之上是熔液单相区 梭形区之下是固体溶液单相区 梭形区内固-液两相共存 上面是熔液组成线，下面是固溶体组成线。 * 开始析出固相 液相消失 液相降温 液相不断凝固 固相降温 冷却曲线 液、固相都完全互溶的相图 当物系从A点冷却，进入两相区，析出组成为B的固溶体。 继续冷却，液相组成沿 AA1A2 线变化，固相组成沿 BB1B2 线变化 因为Au的熔点比Ag高，固相中含Au较多，液相中含Ag较多。 在B2点对应的温度以下，液相消失。 完全互溶固溶体的相图 枝晶偏析 固-液两相不同于气-液两相，析出晶体时，不易与熔化物建立平衡。 由于固相组织的不均匀性，会影响合金的性能。 较早析出的晶体含高熔点组分较多，形成枝晶，后析出的晶体含低熔点组分较多，填充在最早析出的枝晶之间，这种现象称为枝晶偏析。 完全互溶固溶体的相图 退火 为了使固相合金内部组成更均一，就把合金加热到接近熔点的温度，保持一定时间，使内部组分充分扩散，趋于均一，然后缓慢冷却，这种过程称为退火。 退火是金属工件制造工艺中的重要工序。 完全互溶固溶体的相图 淬火（quenching） 在金属热处理过程中，使金属突然冷却，来不及发生相变，保持高温时的结构状态，这种工序称为淬火。 例如，某些钢铁刀具经淬火后可提高硬度。 完全互溶固溶体出现最低或最高点 当两种组分的粒子大小和晶体结构不完全相同时，它们的T-x图上会出现最低点或最高点。 例如： 等系统会出现最低点。但出现最高点的系统较少。 固态部分互溶的二组分系统 两个组分在液态可无限混溶，而在固态只能部分互溶，形成类似于部分互溶双液系的帽形区。在帽形区外，是固溶体单相，在帽形区内，是两种固溶体两相共存。 属于这种类型的相图形状各异，现介绍两种类型： （1）有一低共熔点； （2）有一转熔温度。 * b Sα—B溶于A的固溶体 Sβ—A溶于B的固溶体 b (1)系统有一低共熔点 三相平衡线： l ? + ? 冷却 加热 * e 的冷却曲线: l ? ? + ? e 液相降温 同时析出? + ? 相 液相消失 ? + ?的降温 e (1) 有一低共熔点者 (1) 有一低共熔点者 相图上有三个单相区： AEB线以上，熔液单相区 有三个两相区： AEJ区，熔液 + Ⅰ AJ是固溶体Ⅰ的组成曲线； AJF以左，固溶体Ⅰ单相 BCG以右，固溶体Ⅱ单相 BEC区，熔液 + Ⅱ FJECG区，Ⅰ+ Ⅱ AE，BE是熔液组成线； BC是固溶体Ⅱ的组成曲线； JEC线为三相共存线 * A wB B t Q P b l l+? l+? ? ? + ? ? S2 S1 L (2)系统有一转变温度 a a 三相平衡线： l＋β→α α析出 l 消失 β析出 l 消失 α析出 b 区域熔炼（zone melting） 区域熔炼是制备高纯物质的有效方法。可以制备8个9以上的半导体材料（如硅和锗），5个9以上的有机物或将高聚物进行分级。 一般是将高频加热环套在需精炼的棒状材料的一端，使之局部熔化。 加热环再缓慢向前推进，已熔部分重新凝固。由于杂质在固相和液相中的分布不等，用这种方法重复多次，杂质就会集中到一端，从而得到高纯物质。 区域熔炼（zone melting） 形成化合物的系统 A和B两个物质可以形成两类化合物： (1)稳定化合物，包括稳定的水合物，它们有自己 的熔点，在熔点时液相和固相的组成相同。属于这类系统的有： 的4种