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第五章 相图热力学 1 2 2 刘玉芹 ，杜勇 , 刘树红 1 中国地质大学 （北京）材料科学与工程学院, 北京, 100083 2 中南大学粉末冶金国家重点实验室, 湖南省长沙市, 410083 目录 5.1 概述 1 5.2 相图实验测定方法2 5.2.1 淬冷法2 5.2.2 热分析7 5.2.3 相图拓扑学及反应图 13 5.3 相图热力学计算的一般原理20 5.4 常用热力学模型22 5.4.1 纯组元和化学计量比化合物23 5.4.2 溶体相和中间化合物23 5.4.3 磁性有序无序和化学有序无序对热力学性质的贡献 31 5.4.4 多元系热力学性质的外推方法 36 5.5 二元相图热力学计算实例40 5.5.1 液相和固相均完全互溶的同晶型二元相图计算40 5.5.2 液相完全互溶，固相完全不互溶的简单共晶型二元相图计算42 5.5.3 液相完全互溶，固相部分互溶的共晶型二元相图计算44 5.5.4 溶解度间隙的计算46 5.5.5 生成中间化合物的二元相图计算48 5.5.6 亚稳相图计算 51 5.6 相图热力学计算常用软件 53 5.6.1Thermo-Calc 53 5.6.2Factsage 58 5.6.3Pandat 62 5.7 相图的热力学优化计算实例 65 5.8 多元相图测定及计算 69 参考文献 78 第五章 相图热力学 1 2 2 刘玉芹 ，杜勇 ，刘树红 1 中国地质大学 （北京）材料科学与工程学院, 北京,100083 2 中南大学粉末冶金国家重点实验室, 湖南省长沙市, 410083 5.1 概述 相图为相平衡图的简称，是目标体系相平衡关系的几何图示，常见的相图是以温度、压力、成 分为变量描绘的。相图中的点、线、面、体表示一定条件下平衡体系中所包含的相、各相组成和各 相之间的相互转变关系。相图被誉为材料设计的指导书、冶金工作者的地图和热力学数据的源泉， [1] 其重要性已被材料、冶金、化工、地质工作者等广为认同 。 [2] 世界上公认的第一张相图是1897 年Roberts-Austen 发表的Fe-Fe C 相图 。此后，相图的实验 3 测定工作逐步开展。20 世纪30 年代以后，随着X-射线衍射、电子探针显微分析、热分析等现代实 验手段的出现和不断完善，相图的实验测定得到了蓬勃发展。时至今日，已经积累了大量实测相图 数据，但以二元、三元体系为主。随着体系组元数目的增加和体系对实验材料的苛刻要求，实验方 法已很难胜任提供各种相图，特别是多元体系相图。 相图和热力学密切相关：相图不仅能够直观给出目标体系的相平衡状态，而且能够表征体系的 热力学性质；由相图可以提取热力学数据，由热力学原理和数据也可构筑相图。早在1908 年Van Laar[3] 就尝试利用后来被称作“正