材料科学基础 第五章精要.ppt

三相平衡——三相反应的判定 三相平衡空间的反应相的单变量线的位置在生成相单变量线的上方。 三相区在等温截面上随温度下降时的移动方向始终指向反应相平衡成分点。 在垂直截面上，始终是反应相位于三相区的上方，生成相位于三相区的下方。 (4)三元系的四相平衡(f=0) 四相平衡区为一个等温面，垂直截面图中为一条水平线。 1)立体图中的四相平衡 相区邻接(四相平衡面)：与4个单相区点接触；与6个两相区线接触；与4个三相区面接触。 2)变温截面中的四相平衡 四相平衡区：上下都有三相区邻接。 判断转变类型：三上一下，共晶型；二上二下，包共晶型；一上三下，双包晶型。 (5)投影图中的四相平衡 根据12根单变量线的位置和走向来判断四相平衡反应的类型：四相平衡平面和四个三相区相连，每一个三相区都有三根单变量线，四相平衡平面必然与12根单变量线相连； 根据3根液相单变量线来判断四相平衡反应的类型：指向结点单变量线数为产物数 (6)相区接触法则 相邻相区指在立体相图中彼此以面为界的相区。在等温截面图和垂直截面图上彼此以线为界的区。 相邻相区的相数差1(各种截面图适用)。 n=c-Δp。 8、三元相图实例分析 1、Fe-C-Cr变温截面图 C1[（Fe,Cr）7C3] C2 [（Fe,Cr）23C6] C3 [（Fe,Cr）3C] 反应判断 三相区中的反应： ①L+α→γ（包晶转变） ②γ+C1→C2（包析转变） ∵（γ+C1）→ （ γ+C1+C2 ）→ （γ+C2）： γ+C1→C2或C1→ γ+C2（C1：30%C，C2：21%C） ③ γ→α+C1（共析转变） ④ γ→α+C2（共析转变） 四相平衡反应： γ+C2→α+C1（795℃） γ+C1+C2三相区 α+γ+C1三相区 α+γ+C2三相区 L+α+γ三相区 2、Fo-An-SiO2三元相图 Fo-镁橄榄石（Mg2SiO3） An-钙长石（CaAl2Si2O8） Pr-原顽火辉石（MgSiO3） Sp-尖晶石（MgAl2O4） Cr-方石英（SiO2） （1）四相平衡反应 D点： R点： E点： （2）成分为x的结晶过程 x→液相面（L→Fo）→L+Fo →继续降温液相到达a点 →L+Fo+Pr三相区, 发生 L+ Fo→ Pr（En）转变 → 到达R点，进入L+Fo+ Pr（En） +An四相区 四相平衡反应： →L+Pr（En） +An（Fo消失）三相区 （发生L→Pr（En） +An共晶反应） →L+ Pr（En） + An+Cr 发生四相平衡反应： →Pr（En） + An + Cr三相区 （1）相组成： An+Pr+Cr （2）组织组成： （An+Pr+Cr）+Pr+(Pr+An) （An+Pr+Cr）相对量: xp/Ep 例 题 见黑板 第五章作业题： P229-230，第6、9、10题。 （4）垂直截面中的两相区 垂直截面图中, 两相区一般为不规则的曲边多边形，各条边或与单相区相接，或与三相区相接． 3、三元系三相平衡与共轭三角形 （1）三相平衡条件 三个相的三个自由能 曲面只有一个公切面， 公切面的切点对应三 个平衡浓度，切点连成的三角形为三相共存的共轭三角形。三角形内所有成分的体系都处于这样的三相平衡。 当温度连续变化时，无数个共轭三角形形成三个曲面围成的三棱柱，其三条棱边称为单变量线 （2）三相区的空间形状 三相区在空间呈三棱柱，三个平衡相的成分随温度分别沿三条棱边变化线。三个棱面由水平直线沿三条棱边滚动而成，常为曲面，与两相区相连。棱柱底面或呈平面与四相区相连。 （3）水平截面中的三相区 水平截面中，三相区为直边三角形, 其三个顶点分别是这三个平衡相的成分点。成分在三角形内的体系在该温度下处于三相平衡, 这三个相的质量分数可用重心法则求得。 4、三元系四相平衡 （1）四相平衡条件 在某一特定温度下, 四 个相的 G-x曲面有一个公 切面，四个切点分别是这 四个平衡相的成分．这四点可连成一个直边三角形（另一个点在三角形内）或直边四边形, 称为四相平衡平面 四相平衡时：f=c-p+1(恒压下)=0 （2）四相区与周围相区的接触 1）四相区与三相区接触： ●n=c-Δp=2,面接触； ●四个相R、Q、U、V，可组成四个三相平衡 三元系的四相平衡共存只能在某一恒温下进行，且四个平衡相的成分不可变动 R+Q+U、R+Q+V、Q+U+V、R+U+V ●四相平衡平面的上下必然与四个三相区接触，方式只可能有： ①四相平面上方3个三相区，下方1个 （第Ⅰ类四相平衡平面） ②四相平面上方2个三相区，下方2个 （第Ⅱ类四相平衡平面） ③四相平面上方1个三相区，下方3个 （第Ⅲ类四相平衡平面）