[材料科学]6-1相图.ppt

6-1相图 系统中化学物质和组分的关系： 当物质之间没有化学反应时， 化学物质数目＝独立组分数； 当物质之间发生化学反应时， 独立组分数 = 化学物质数 - 在稳定条件下的物系中存在的独立化学反应数。 对于一般系统，只考虑温度和压力对系统的平衡状态的影响，则相律可表示为： f = c－p＋2 f － 自由度数 c － 独立组分数 p － 相数 2 － 温度和压力外界因素 对于凝聚系统（压力的影响可忽略），仅考虑温度对系统平衡的影响，如硅酸盐系统，则相律为： f = c－p＋1 3）. 必须正确判断独立组分数、独立化学反应式、相数以及限制条件数，才能正确应用相律。 4）.对于硅酸盐系统，表示外界的影响因素仅为温度，没有标出压力， 应理解为是在外压等于一个大气压下的等压相图。 5）.介稳态是一种热力学的非稳定状态，一般不出现在相图上，但对于硅酸盐系统，介稳变体经常出现，为了使用上的方便，介稳态经常用虚线表示在相图上，以区分热力学上的稳定态。 6-2单元系统 单元系统中，只有一种组分，不存在浓度问题，影响因素只有温度和压力。 因为 c = 1, 根据相律： f = c－p + 2 = 3 － p 系统中最少相数为一个，有: f=3-1=2 系统中最少自由度数为0，这时相数为: 0=3-p p=3 在水的相图上，OA向左倾斜,斜率为负值。这意味着增加压力，冰的溶点下降，这是由于冰融化成水时体积收缩而造成的。由克劳修斯－克拉珀龙方程 冰融化成水时吸热ΔH0，而体积收缩ΔV0， 而造成的，像冰这样融化时体积收缩的物质并不多，称为水型物质。 如对于有晶型转变的，由于ΔV很小，因而其界线几乎是垂直的。 三、具有可逆多晶转变的一元相图 实线表示稳定态，虚线表示介稳态。 晶体1 晶体2 液相 特点：晶体I，晶体2都有稳定区和介稳区； * 第一节 硅酸盐系统相平衡特点 一、热力学平衡态和非平衡态 1. 平衡态 相图即物相平衡状态图，表示的是体系处在热力学的平衡状态下，物系内物相的组成及状态。相图仅指出在一定条件下体系所处的平衡态，(其中所包含的相数，各相的状态、数量和组成)，与达到平衡所需的时间无关。 硅酸盐熔体即使处于高温熔融状态，其粘度也很大，其扩散能力很有限，因而硅酸盐体系的高温物理化学过程要达到一定条件下的热力学平衡状态，所需的时间是比较长的，实际生产过程往往不能达到热力学的平衡状态，而是一种平衡状态的近似状态。 2. 实际的生产过程往往是热力学上的非平衡过程即出于介稳态 即热力学非平衡态，经常出现于硅酸盐系统中。如： 介稳态的出现不一定都是不利的。由于某些介稳态具有所需要的性质，因而创造条件(快速冷却或掺加杂质)有意把它保存下来。如：水泥中的β －C2S，陶瓷中介稳的四方氧化锆 ;耐火材料硅砖中的鳞石英以及所有的玻璃材料。 α－石英 α－鳞石英 α－方石英 β－石英 β－鳞石英 β－方石英 γ－鳞石英 573℃ 163℃ 117℃ 870℃ 1470℃ 180～270℃ 二、相的基本知识 1、相：指系统中具有相同的物理性质 和化学性质的均匀部分。 均匀微观尺度上的均匀，而非一般意义上的均匀。 1) 相与相之间有界面，可以用物理或机械办法分开。 2) 一个相可以是均匀的，但不一定是一种物质。 气体：一般是一个相，如空气组分复杂。 固体：有几种物质就有几个相，但如果是固溶体时为一个相。因为在 固溶体晶格上各组分的化学质点随机分布均匀，物理性质和化学性质符合相均匀性的要求，因而几个组分形成的固溶体是一个相。 液体：视其混溶程度而定。 2、组分、独立组分 (组元)组分：是指系统中每一个可单独分离出来，并可独立存在的化学纯物质。 独立组分：足以表示形成平衡系统中各相所需要的最少数目的组分，用c表示: C = 组分数－独立化学反应数目