第二章热力学状态图讲解.ppt

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。 1．图的构成 A-C二元系：液相线ae3、ce3，e3为共晶点。 加入组元B，共晶点e3将沿e3e下降到e，e3e称为二元共晶线。 1．该图的特点： 1）AB二元系中存在一个不稳定化合物AmBn，组成为D；AB边的I点是A-B二元包晶点的投影；由于组元C的加入，该包晶点变成包晶线IP。 2）在包晶线IP上，发生二元包晶反应，A+L=D。由于包晶反应的发生，液相的变化沿着I?P的方向变化。 （2）交叉位：新体系P在三角形DEF外部，并在DE、EF 延长线范围内—发生于三元包晶反应 A B C D E F P （3）共轭位：新体系P在三角形DEF某顶角的外侧，在形成顶角的两条线的延长线的范围内—发生于三元包晶反应 A B C D E F P 缺点：难以表达清楚 解决办法： 1.投影平面图 2.等温截面图 2.2.4 简单共晶型三元系相图 B A C e1 e2 e3 E A B C 投影平面图 把立体图中所有的点、线、面都垂直投射到浓度三角形上，即得下图所示的投影图。 图中标有温度数据的曲线称为等温线，是等温截面与液相面交线的投影。等温线即相应温度的液相线，其值越低，表示体系开始凝固（熔化终了）的温度越低; 越接近纯组元，温度就越高。 等温线与等温截面图 用与底平面的平行一系列平面去截三元相图的立体图，得到三元相图的等温截面图。在生产和研究实践中常用等温图来研究某一定温度时的相态关系。 L+A L+C L+B L+A＋C 2.2.4 简单共晶型三元系相图 三元系实际是由三个二元系组成： A-B二元系：液相线ae1、be1，e1为共晶点。 加入组元C，共晶点e1将沿e1e下降到e，e1e称为二元共晶线。 液相线ae1变为液相面ae1ee3. 三元共晶系相图 三元系实际是由三个二元系组成： B-C二元系：液相线be2、ce2，e2为共晶点。 加入组元A，共晶点e2将沿e2e下降到e，e2e称为二元共晶线。 三元共晶系相图 1、三条共晶线，e1e，e2e，e3e； 2、三个液相面，分别为ae1ee3、be1ee2、ce2ee3；三个液相面上分别是三个固相纯组元与一个液相平衡。 3、一个四相共存点e ：L=SA+SB+SC F=0 三元系相图构成特点： 将空间结构的三元系投影到三元系的浓度三角形上，三个二元系的共晶点分别为E1、E2、E3，三元共晶点e的投影是E，三条二元共晶线的投影分别是E1E，E2E，E3E。 三元共晶系相图 假设在三元系液相中一体系P点，分析其冷却过程： 首先将P点投影到浓度三角形中，得x点（一相，三组元，自由度为3）。 1）P点冷却到液相面上，析出A；（二相，三组元，自由度为2） 2）随着A的析出，液相成分变化沿Ax方向进行，到E3E线上的m点时，开始有纯A、C共同析出。（三相，自由度为1） 在C即将析出但还没有析出的时刻，纯A与液相m的量可由杠杆定律求出： 三元共晶系相图 2．冷却组织及其量 3）继续冷却，液相成份沿二元共晶线mE移动， 二固相A、C同时析出，直至E。（四相，自由度为0） 初至E点时，B即将析出但还没有析出时，纯固相A、C的量与液相的量亦可由直线规则求出： 4）在E点全部结晶为固体A+B+C，液相消失，为三相，自由度为1 三元共晶系相图 例题3-1 已知如图3-12中F点表示A-B-C三元的熔体质量为mF。试分别回答以下的三个问题。 （1）能获得多少一次结晶出的A？ 解：当液相组成点由F →H时，析出的全部是A，正好到H点时，所得A的量即为所可能得到的全部初晶A量。依据杠杆规则，所得A的质量mA与mF关系为： 图3-12 图3-12 （2）在二次结晶过程，液相组成变化为H→L，当液相组成达到L时，获得多少固相? 注意，这时的固相为A(s)和B(s)（其中既有初晶A，又有A+B的二元共晶），此时，固相系的组成为: （3）三元共晶开始前，尚余多少液相？ 图3-12 此mLE即为该熔体所能获得的三元共晶总质量。 （4）熔体完全凝固后，体系中有多少二元共晶？ 作业 练习 3-1, 3-2 阅读：相图的基本规则 不同温度时的截面图 A+AmBn L A+L B+L 二元相图－具有稳定化合物 AmBn+B B AmBn （AmBn+L） 2.2.5 具有一个稳定二元化合物的三元系相图 2.2.5 具有一个稳定二元化合物的三元系相图 化合物D与C点相连。 向D中加入C时，体系的组成将沿直线DC移动； D－C形成一个新的二元系，K点是该二元系的共晶点； 共晶线的箭头代表温度降低的方向； CD线将ABC三元系分成ACD、DCB两个三