相图知识和自由能曲线.pptVIP

相图知识的补充和自由能曲线简介20130902048江南content1.二元相图的几何规律2.三元相图的杠杆定律和重心定律3.自由能-成分曲线CONTENTS相图所有的线条都代表发生相变的温度和平衡相的成分，所以相界线是相平衡的体现，平衡相成分必须沿着相界线随温度而变化。01两个单相区之间必有一个由该两相组成的两相区把它们分开，而不能以一条线接界。两个两相区必须以单相区或者三相水平线隔开。也就是说，在二元相图中，相邻相区的相数差为1（点接触除外），称为相区接触法则。02二元相图的几何规律二元相图中的三相平衡必为一条水平线，它表示恒温反应。水平线上存在三个表示平衡相的成分点，其中两点应在水平线的两端，另一点在端点之间。水平线的上下方分别与三个两相区相接。当两相区与单相区的分界线与三相等温线相交，则分界线的延长线应进入另一两相区内，而不会进入单相区内。典型的共晶相图典型的包晶相图错误二元相图示例二、三元相图的杠杆定律和重心定律2.1三元相图的杠杆定律在三元系统的相平衡中常常要解决以下两方面的问题，即当两个组成的质量为已知的三元混合物（或相）混合成一个新混合物（或相）时，如何求出新混合物的组成；若已知组成的某三元混合物（或相）分解成两个具有确定组成的新混合物（或相）时，如何求出两个新混合物（或相）的相对数量关系。这类问题在浓度三角形内应用杠杆规则即可得到解决。三元系统的杠杆规则表述如下：当两个组成已知的三元混合物（或相）混合成一个新混合物（或相）时，则新混合物（或相）的组成点必在两个原始混合物（或相）组成点的连线上，且位于两点之间，两个原始混合物（或相）的质量之比与它们的组成点到新混合物（或相）组成点之间的距离成反比。杠杆定律两个已知的三元系统Ｍ和Ｎ，其质量分别为ｍ和ｎ，根据杠杆规则，混合后形成的新系统Ｐ的组成点一定在ＭＮ的组成点连线上，且在Ｍ和Ｎ之间，同时有下列关系：ｍ/ｎ＝ＰＮ/ＭＰ宝剑锋从磨砺出梅花香自苦寒来由一相分解为两相时，这两相组成点必分布于原始组成点的两侧，且三点成一条直线。在三元系统中，还会遇到已知三个三元混合物生成一个新混合物，求新混合物的组成；或者一种混合物分解成三种物质，求它们的质量比等问题，解决这类问题要应用两次杠杆规则，并可由此导出浓度三角形中的重心规则。01宝剑锋从磨砺出梅花香自苦寒来022三元相图的重心定律把Ｍ、Ｎ、Ｑ三相混合，要得到新相点Ｐ，可采用下述方法：根据杠杆规则先将Ｍ和Ｎ混合成Ｓ，Ｓ相的组成点必定在ＭＮ连线上，且在Ｍ和Ｎ之间，具体位置要根据Ｍ、Ｎ的相对数量而定，接着把Ｓ和Ｑ混合得到Ｐ相。即Ｍ＋Ｎ＝Ｓ，Ｓ＋Ｑ＝Ｐ。综合两式，Ｍ＋Ｎ＋Ｑ＝Ｐ。上式称为重心位置规则，其含义是Ｐ相可以通过Ｍ、Ｎ、Ｑ三相合成而得，Ｐ相的数量等于Ｍ、Ｎ、Ｑ三相数量之总和，Ｐ相的组成点处于Ｍ、Ｎ、Ｑ三相所构成的三角形内，其确切位置可用杠杆规则分步求得。反之，从Ｐ相可以分解出Ｍ、Ｎ、Ｑ三相。Ｐ点所处的这种位置称为重心位置。若Ｐ为液相点，则此过程为低共熔过程。这里应特别指出，重心位置是指力学中心位置，而并非几何中心位置，只有当三个原始混合物的数量都一样时，其重心位置才是几何中心位置。010302宝剑锋从磨砺出梅花香自苦寒来固溶体的自由能—成分曲线XA、XB：摩尔分数；μ0A、μ0B：摩尔自由能；R：气体常数。利用固溶体的准化学模型1.对混合焓ΔHm作近似处理；2.混合后的体积变化ΔVm=0；3.只考虑混合熵（排列方式不同引起的），不考虑振动熵（温度引起的）。得固溶体的自由能为：G=XAμ0A+XBμ0B+ΩXAXB+RT(XAlnXA+XBlnXB)G0ΔHm―TΔSM1Ω：相互作用参数，表达式为：Ω=NAZ[eAB―（eAA+eBB）/2]NA：常数；Z：配位数；eAB、eAA、eBB：结合能。2可见：G是G0，ΔHm和-TΔSm三项综合的结果，Ω不同作出任意给定温度下的固溶体自由能—成分曲线不同，见下图。3宝剑锋从磨砺出梅花香自苦寒来(a)Ω0：eAB（eAA+eBB）/2，AB相互吸引，形成短程有序，此时ΔHm0；(b)Ω=0：eAB=（eAA+eBB）/2，组元配置是随机的此时ΔHm=0为理想固溶体；(