相平衡-长春理工大学精品课.PDF

长春理工大学材料科学与工程学院教案 第七章 相平衡 【教学目的】了解相平衡的基本概念、相律和相平衡的研究方法。 基本掌握二元系统相图、三元系统相图的重要规则及应用。 【教学内容】相平衡的基本概念及相律，单元系统相图、二元系统 相图、三元系统相图的规则及应用，专业相图的研究与应用。四元 相图的简介。 【教学重点】掌握运用各级相图的读图规则，读懂专业相图，并学 会从相图中分析各种生产工艺制度，理论联系实际。 【教学方法及手段】多媒体课件展示图、表 第一节 基本概念 一.相： 体系中具有相同物理与化学性质的均匀部分的总和，如纯液体 或真溶液均为单相。固溶体也为单相。 一个相中可包含几种物质，如：空气为一个相，但含O 、N 等。 2 2 固体机械混合物中有几种物质就有几个相。 一个相可以连续成一个整体，也可以不连续。 二.相平衡 相与相之间的平衡，是动态平衡。 相平衡在一定条件下建立，当条件被破坏时，平衡也被破坏，并 长春理工大学材料科学与工程学院教案 在新的条件下建立新的平衡。 三.相律 F+P=C+n 其中：P——相数 C——独立组元数 组分：系统中能被单独分离可独立存在的化学均匀物质。 独立组元数：构成一个平衡系统中所有各相所需的最少组元数 独立组元数=组元数－化学反应数 如：CaCO 加热分解，CaCO = CaO + CO 3 3 2 组元数=3，独立组分数=2。 F——自由度：在一定范围内可任意独立改变而不至于引 起旧相消失或新相出现的变数。 如：水相图： 各相区：F=2， 各界线：F=1， 无变点：F=0。 欲维持三相平衡，系统的 T、P 只能在 O 点上，改变任意变 量（T、P）即破坏平衡。 n——影响系统相平衡的外界因素的总和。一般为温度、压 力，n=2。 凝聚系统：只考虑固相的系统，压力可忽略，n=1（温度变量） 长春理工大学材料科学与工程学院教案 四.相图 相平衡相图是用来描述多相物系中相平衡问题的几何图形。 利用相图可知某一确定组成在某温度下存在哪些相及各相的相 对含量，但一切未达到平衡的现象在相图上得不到反映。 相图是从热力学角度研究问题，具有热力学研究的特点。 第二节 单元系统相图 一.单元系统相律 F = C - P +n C=1，n=2 故：F = 3 - P 则：P =1，F =2 min max P =3，F =0 max min 二.多晶转变 1.多晶转变的类型 （1） 按多晶转变的速度分：快转变、慢转变 （2） 按多晶转变的机构变化的深刻性分： ①位移式转变 ②重建式转变 （3）按晶型转变的方向分：可逆转变、不可逆转变 2.多晶转变的相图特点 （1）可逆转变（双向转变） 长春理工大学材料科学与工程学院教案 P 晶1 晶2 K L