第五次二组元相热力学汇编.pptx

1 第三章　二组元相 2 Fe-C合金—钢铁材料 Ni-Al二元合金--镍基高温合金 SiO2-Na2O(Al2O3)二元系--硅酸盐玻璃 ZrO2-Y2O3二元系-- ZrO2陶瓷材料 纯组元相 溶体相 中间相 (溶液、固溶体) (化合物) 二元系构成相 3 3.1 理想溶体近似 理想溶体（Ideal Solution） 溶体（Solution） 粒子混合系统(原子或分子) （Particle mixing system） A、B两种原子(或分子)混合后 既无热效应也无体积效应 uAA A－A键的键能 uBB B－B键的键能 uAB A－B键的键能 4 3.1 理想溶体近似 NA＋NB＝Na (Na Avogadro 常数) 1mol A(B)溶体 XA＋XB＝1 Vm=XAVA+XBVB Um=XAUA+XBUB Hm=XAHA+XBHB 体积、内能、焓等函数的摩尔量 线性加和 5 3.1 理想溶体近似 摩尔混合熵(Mixing entropy) DSmix Sm = XASA + XBSB + DSmix 完全随机混合(Random mixing ) DSmix＝k ln w k Boltzmann常数 5.763 J.mol-1K-1 6 3.1 理想溶体近似 摩尔Gibbs自由能 Gm=Hm – T Sm 为 A、 B两组元的摩尔Gibbs能 RT( XA lnXA +XB lnXB ) 0 XA0GA＋XB0GB 绝对零度自由能 直线 7 3.2 正规溶体近似 正规溶体 (Regular Solution) (Regular Solution Approximation) 过剩自由能 DGE(Excess free energy) [Gm]R = [Gm]ID + DGE DGE＝XA XB IAB IAB 相互作用能（Interaction energy） Bragg-William统计理论 Z为配位数 8 3.2 正规溶体近似 9 3.2 正规溶体近似 T=0 T0 T0 Gm -TDS Gm -TDS 10 3.3 溶体的性质 1000K 溶解度间隙 (Miscibility gap) 有序化(Ordering) IAB 远小于零，异类原子聚合 Spinodal 11 3.3 溶体的性质 12 3.3 溶体的性质 几种二元溶体的相互作用能 kJ.mol-1 溶体 Fe-Cr (bcc) Fe-Mo (bcc) Fe-Co (bcc) Fe-Si (bcc) Fe-Al (bcc) Cr-W (bcc) Cu-Cr (fcc) IAB 12.5 16.5 -16.5 -25.0 -125.5 33.5 46.0 溶体 Fe-Cu (fcc) Fe-Ni (fcc) Fe-Pt (fcc) Cr-Co (fcc) Cr-Ni (fcc) Co-Ni (fcc) Ni-Cu (fcc) IAB 29.5 -21.0 -27.5 -12.5 4.0 8.0 -3.0 13 3.4 混合物的自由能 14 3.4 混合物的自由能 混合物(Mixture) 结构不同或成分不同 共析碳钢 铁素体a和渗碳体Fe3C 共晶铸铁 深冲双相低碳钢 Si3N4-Al2O3陶瓷 Al2O3-SiO2莫来石陶瓷 3.4 混合物的自由能 混合物自由能的混合律(Mixture law) 混合物的摩尔自由能 a,b两相的摩尔自由能 n 混合物的原子摩尔数 nB 混合物中 B 组元的摩尔数 GM 混合物的Gibbs能 3.4 混合物的自由能 混合律 17 [例题2.1] Cr-W二元固溶体a相 的相互作用能 求Spinodal曲线及 MG岛。 1500K a,b,c Spinodal曲线 18 XW =0.5 T=TS 不对称，相互作用能是成分的函数 亚稳 19 6.5　亚正规溶体模型 Bragg－Williams近似 狭义正规溶体模型,简单正规溶体模型 相互作用能 IAB = 常数 （1）混合熵的不合理性 完全随机排布? 20 （3）原子混合时振动频率发生变化 混合焓及混合熵的线性不成立 （2）原子间结合能的温度和成分依存性 按Bragg－Williams近似 6.5　亚正规溶体模型 kJ.mol-1 MG 不对称 但原子间结合能取决于原子间距 温度和成分影响原子结合能 线性项、混合熵项和过剩自由能需修正 21 6.5　亚正规溶体模型 亚正规溶体模型（Sub-Regular solution model） 不具有明确的物理意义， 体现各种修正的一个数值化参数 相互作