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材料科学基础B材料的相结构与相图之六A
4.5 相图的热力学基础 4.5.1 固溶体的自由能-成分曲线 固溶体的自由能G是：G°，ΔHm和-TΔSm三项的综合结果，是成分（摩尔分数x）的函数，因此可按三种不同的Ω情况，分别作出任意给定温度下的固溶体自由能-成分曲线 . 当 Ω＜0，即eAB＜(eAA＋ eBB)/2时，A-B对的能量低于A-A和B-B对的平均能量，所以固溶体的A，B组元互相吸引，形成短程有序分布，在极端情况下会形成长程有序，此时ΔHm＜ 0。 当Ω＝0，即 eAB=(eAA＋ eBB)/2时，A-B对的能量等于A-A和B-B对的平均能量，组元的配置是随机的，这种固溶体称为理想固溶体，此时ΔHm＝0。 当 Ω＞0，即eAB(eAA＋ eBB)/2时，A-B对的能量高于A-A和B-B对的平均能量，意味着A-B对结合不稳定，A，B组元倾向于分别聚集起来，形成偏聚状态，此时ΔHm＞0。 4.5.2 多相平衡的公切线原理 在二元系中，当两相（例如固相?和固相?）平衡时，热力学条件为 对于α相和β相，切线可分别表为： 结合两相平衡的热力学条件，可知，两相自由能曲线的斜率相等 所以，两相平衡时，两平衡相成份可由其公切线确定 4.5.3 混合物的自由能与杠杆法则 一.混合相体系的自由能 设 体系由α和β两相组成,两相的量分别为n1和n2摩尔,两相的自由能分别为Gm1和Gm2； α相中含B组元的摩尔分数为x1,β相中含B组元的摩尔分数为x2, 则混合物中B组元的摩尔分数为: 混合物的自由能为: Gm~x关系为: 满足两点式的直线方程. 混合物的自由能由公切线确定. 二.成份对相平衡的影响: xx1时,α相稳定存在; xx2时,β相稳定存在; x1xx2时,两相平衡共存 三.杠杆法则: 两相平衡时,两平衡相的成份不变,但两相的相对比例随合金成份而变,可由杠杆法则确定: 4.5.4 克劳修斯—克莱普隆方程 任何物质的两相平衡体系中: 蒸汽压方程式: * A B X0 ?A ?B Ｇ ? *
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