物理化学 二组分系统相图 双组分系统相图.ppt

* 二、有简单共晶的双组分系统 C=2，f=2-φ+1=3-φ，φmax=3，fmax=2（T，c） 一、简单共晶系统相图 二、步冷曲线（冷却曲线） 以下讨论的皆为二组分凝聚系统，一般不考虑压力的影响，皆为常压下的相图。 三、热分析法制作相图 （1）画出布冷曲线 （2）组织变化过程 （3）液相点和固相点走势 （4）自由度f的变化 * 1、简单共晶系统相图 以Bi-Cd系统为例，见右。 AEH线以上为溶液单相区(f=2)，ABE区为Bi+l(f=1)，HME区为Cd+l 。两区中杠杆规则适用。 BEM以下为两种固态金属共存区，由于难达平衡，相律不适用。 E点称为低共熔点，或称共晶点，该点为三相点( f =0)，其位置由两种物质的性质决定，不可改变。系统组成为E时，熔点最低。 放射状 螺旋状 针状 点状 共晶组织 * 2、步冷曲线 冷却过程中，系统温度与时间的关系曲线称为步冷曲线。 温度 时间 l+Cd+Bi Cd+Bi l l+Cd 冷却过程描述见下页。 * l+Cd+Bi Cd+Bi l l+Cd 当温度在F点以上时，系统均匀冷却，到达F点以后开始析出固体Cd，此时两相平衡，f=1，温度可继续降低，但由于析Cd为放热过程，因此降温速度减慢。随着Cd的析出，熔液组成向E点移动，到达E点时，熔液对Bi也达饱和，即Cd、Bi同时析出，系统三相共存，f=0，温度不能变化，直到熔液消失以后，系统温度才可继续降低。 * 3、热分析法制作相图 从步冷曲线可见，配制不同组成的系统，分别画出步冷曲线，根据拐点的位置可以刻画相图。 Bi 20 40 60 80 Cd 纯Bi 纯Cd 20%Cd 60%Cd 40%Cd 80%Cd * 三、 形成化合物的双组分系统 部分二组分系统在固态时可形成一种或几种组成确定的化合物，如果化合物在熔点时分解，称为稳定化合物；不到熔点已分解称为不稳定化合物。 1、生成稳定化合物 2、生成不稳定化合物 * 生成稳定化合物 1、Mg-Ge系统相图 该相图相当于两个有简单共晶的相图的组合。 注意Mg2Ge的组成为33.3。 各相区中物质存在的状态如图所示。 Mg Mg2Ge xB Ge t/℃ Mg+化 化 + Ge Ge+l l+化 化+l l l Mg+l 两相平衡共存区杠杆规则适用。 2、杠杆规则应用 * Mg Mg2Ge xB Ge t/℃ Mg+化 化 + Ge Ge+l l+化 化+l l l 900 M 48 例：将组成为含Ge0.4的Mg-Ge液态合金2mol冷却至900℃，系统以什么状态存在？各相的量是多少？ 解：以化合物和熔液两相存在。 解得 { 生成稳定化合物 * 3、步冷曲线 M l 化 化+l N l 化+l 化+l+Ge 化+Ge Mg Mg2Ge xB Ge t/℃ Mg+化 化 + Ge Ge+l l+化 化+l l l Mg+l M N O O 化+l+Ge l 化+Ge 生成稳定化合物 * 生成不稳定化合物 1、Na-K系统相图 97 7 64 -12 A B C D E t/℃ 0 Na2K xK 1 Na K 相图见右。 各相区中物质存在的状 态如图所示(左+右)。 两相平衡共存区杠杆规则适用。 注意Na2K的组成为33.3。 2、杠杆规则应用 化+K l Na+化 Na+l l+K 化+l 在7℃C点以左线上发生包晶过程或转熔过程。在-12℃ Na2K以右线上发生共晶过程。 * 3、步冷曲线 97 7 64 -12 A B C D E t/℃ 0 Na2K xK 1 Na K M N O P l+Na+化 l l+Na Na+化 M 包晶后熔液消失 l+Na+化 l l+Na 化 N 包晶后Na和熔液同时消失 生成不稳定化合物 * l l+化+K 化+K l+化 P 直接共晶 l+Na+化 l l+Na l+化 l