材料科学基础 西安交大 石德珂 4-4相图的热力学基础4-5.ppt

2）与两相区的接触：线接触 六个两相区：U+V、V+Q、Q+U、U+R、R+V、R+Q。 3）与单相区的衔接：点接触 四个单相区：U、V、Q、R。 （2）四相平衡反应 1）共晶型： R （Q+V+U） T 下页 后退 下页 后退 * 第四节 相图的热力学基础 一．G-X曲线 A B B% G 对于理想溶体，ΔHm=0 下页 后退 二．相平衡条件 化学位可视作组元从某相中逸出的能力,组 元i在某相中化学位越高,它相化学位较低的 一相转移倾向越大,当组元i在各相的化学位 相等时,即处于平衡状态。组元i在相j中的化学位可用下式表示 μi(j) = 下页 后退 1、化学位 ?Gi ?χi 如图溶液的成分为χ，可过曲线上与此成分对应点作切线，与纵轴的交点a、b的吉布斯自由能值便是组元A、B再成分为χ溶体中的化学位。 下页 后退 2、相图中的相平衡 （1）多相平衡条件 若组元在各相中的化学位不相等，这个组元就会从化学位高的相中向化学位低的相发生迁移，使系统的自由能降低，直到它在各相中的化学位相等为至，可见，溶液中化学位梯度是物质迁移的驱动力。 下页 后退 （2）一元系统的相平衡 1）两相平衡 f=C–P+2，其中f=1，两相平衡共存的关系在p–T图上表现为一曲线。 纯物质的两相平衡包括L–S、S–G、L–G、S–S等。 2）三相平衡 f=0，在p–T图上表现为一个点，即三相点。 3）二元系统的相平衡公切线法则 下页 后退 三 . G 曲 线 与 相 平 衡 下页 后退 下页 后退 下页 后退 第五节 三元系相图及其类型 一．三元相图表示方法 ●等边三角形法 下页 上页 返回 图5-77，以其三个顶点表示三个纯组元；三边各定为100%，分别代表三个二元素A-B、B-C和C-A的成分；位于三角形内部的点代表三 元系的成分，且χa+χb+χc=AB=BC=CA=100% 两条特殊意义的线： （1）平行于三角形某一边的直线位于该线上的材料，它们所含的、由这条边对应顶点所代表的组元量均相等。如图5-78中ab线上的两种材料χ1、χ2的C组元含量相等： 下页 后退 下页 后退 图5-78 成分三角形中两条特殊直线 利用成分三角形网络标定合金χ成分 成分三角形中两条特殊直线 χ1b1=χ2b2=χnbn ●等腰三角形法 （2）通过三角形顶点的任一直线。位于该直线上的三元系材料，它们所含的由另两个顶点所代表的两组元含量之比是一定值。图5-78中CE线上的各种成分。 下页 后退 ●直角三角形法 三元系中以两个组元为主，而第三组元的浓度很低，可用等腰三角形。 三元系中以一个组元为主，其余两个组元的浓度都相当低时，可用直角三角形法。如图5-79。 下页 后退 图5-79 三元相图成分的其它表示方法 a)等腰三角形法 b)直角三角形法 下页 后退 二、三元相图的建立 三元合金在T1温度下成分不同出现三个相区： 曲线s1s′1右侧为固相α相区； 曲线l1l′1左侧为液相区； 两曲线之间为L+α两相区。 对于三元合金系，当： ΔP=1时，n=2即相邻相区为面接触ΔP=2时，n=1即相邻相区为线接触ΔP=3时，n=0即相邻相区为点接触 下页 后退 三．三元匀晶相图 下页 后退 W β= ×100% on mn Wα= ×100% mo mn 下页 后退 3、匀晶相图的平衡结晶过程分析 四　具有两相共晶反应的三元系相图　　 （１）相图分析（图５－８８所示） １）面及相区 液相面：abe′e，ce′e． 固相面aa′b′b，cc′d． 液固两相区aa′b′e′eab为L＋α两相区 ce′edc′e′为L＋β两相区． 下页 后退 下页 后退 （２）相接触情况及三相区． 　　三个单相区：L＋α，L＋β， α＋β．两相区与单相区是以面相连； 三相区与两相区为面接触，与单相区是 以线相连的． ２、三相平衡及三相平衡反应 　　三元系中三相平衡时f＝４－３＝１． 若温度给定，三个共存相的成分都不可 变． 下页 后退 下页 后退 （１）重心法则　　处于三相平衡的 合金，其成分点必位于共轭三角形的 重心位置．有以下平衡关系： o α a′ a b′ c′ b L β c 图5-91 重心法则 下页 后退 Wβ Wo ＝ ob bb ＝ Wβ WL Wο ＝ oc cc ＝ WL Wα Wo ＝ oa aa ＝ Wα 下页 后退 （2）三相平衡