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材料及材料化学热力学的涵义 化学热力学 用热力学原理和技术研究化学系统的宏观性质和行为的科学，主要研究化学系统在各种条件下的物理过程及化学变化伴随着的能量转化所遵循的规律，从而对系统的性质和行为、过程的方向和限度等作出判断。 材料化学热力学 研究材料的各种变化过程中的能量转化关系以及过程进行的方向和限度，是化学热力学在材料科学中的应用。 热力学第一定律——能量具有各种不同的形式，能够从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，而在转化及传递中，能量的总量保持不变。 热力学第三定律——在绝对零度时，任何纯物质 的完整晶体的熵都等于零。 化学势 —— ， 等温等压条件下增加一摩尔物质时系统的吉布斯自由能的增加量。 某一组分i的化学势可以表示为吉布斯自由能对该组分摩尔数ni的微分 合金1冷却时，先从液相中结晶出 相，剩余液相成分沿AC线变至C，LC与一部分 发生包晶反应生成 ，最后组织为（ + ）两相。 合金2在冷却时，由于在包晶反应前结晶生成的 相太少，不足以使所有剩余液体都通过包晶反应变成 相，因此只有一部分液相和 相形成 相，剩余的液相进入 （L+ ）两相区，通过均晶反应继续生成 相。 如果把包晶相图中的L液相换成另一个固相 ，则有 这种反应称为包析反应，对应相图为包析相图。 本章重点 熟悉并理解埃灵罕姆图 会应用埃灵罕姆图解决一些实际应用问题 认识并能解读简单的相图 A B C a a b b c c * Chapter4 Chemical Thermodynamics of Materials * 相图分析 三元匀晶相图中的熔体M 冷却结晶过程示意图 Chapter4 Chemical Thermodynamics of Materials * 投影图 Chapter4 Chemical Thermodynamics of Materials * 等温截面图 T 共轭线： 两个相平衡时组成点的联结直线 Chapter4 Chemical Thermodynamics of Materials * 等组成截面图 K Chapter4 Chemical Thermodynamics of Materials The end * 教材图4－1. 固态、液态取1 * A B C0 CL Cα TA TB T1 L α L+α a c b Chapter4 Chemical Thermodynamics of Materials 杠杆规则：二元合金的两相区中，不仅温度和成分有一定的对应关系，而且两相的相对量也有确定的关系。如成分为C0的合金，在温度T1下，有关系式 杠杆规则推导 * 由以上两式可以得出 Chapter4 Chemical Thermodynamics of Materials 相图分析 二元匀晶相图 液相线 固相线 液相区 L 固相区α 两相共存区 A B TA TB L+α wB, % * 2条线： 液相线、固相线 c =2，p =2，f =1 2个单相区： 固相区、液相区 c =2，p =1，f =2 1个两相区： c =2，p =2，f =1 Chapter4 Chemical Thermodynamics of Materials 二元共晶相图 Eutectic phase diagram ——两组元（A和B）在液态可无限互溶、固态只能部分互溶发生共晶反应时形成的相图。 —— 共晶相图中有液相L、固相 和固相 共三种单相。 * Chapter4 Chemical Thermodynamics of Materials L α β α+β L+α L+β 液相线 液相线 固相线 固相线 固溶线 固溶线 相图分析 α相：B原子溶入A基体中形成的固溶体 β相：A原子溶入B基体中形成的固溶体 固溶线：也称固溶度曲线，反映不同温度时的溶解度变化。 CF为α固溶体中B组元的溶解度线；DG为β固溶体中A组元的固溶线 * Chapter4 Chemical Thermodynamics of Materials H I HEI液相线 HCDI固相线 三个单相区：L、α、β 三个双相区： L+α、 L+β、 α+β B的熔点 A的熔点 E共晶点：两固相同时结晶的点，对应 共晶温度、共晶成分、共晶反应、共晶体 一个液相同时析出两种固相的反应，称为共晶反应，如 根据相律，三相平衡时有 f=c-p+1=2-3+1=0 因此三个平衡相的成分及