材料科学基础44相图的热力学基础课件.ppt

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1、第四节相图的热力学基础一．G-X曲线ABB%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

2、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、

3、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

4、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

5、匀晶相图下页后退Wβ=×100%onmnWα=×100%momn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

6、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：oαa´ab´c´bLβc图5-91重心法则下页后退WβWo＝ob'bb'＝WβWLWο＝oc'cc'＝WLWαWo＝oa'aa'＝Wα下页后退（2）三相平衡反应两种类型：类共晶反应：L(α+β）分解型类包晶反应：L+αβ合成型如图5-93所示。下页后退下页后退五、三元系中的相平衡分析1、吉布斯自由能-成分曲面三元系的自由能扩展为一个内凹的空间曲面。如图5-95所示。2、三元系中两相平衡及公切面如图5-96所示。下页后退下页后退3、三元系三相平衡

7、及共轭三角形如图5-97所示4、三元系四相平衡与四相平衡平面如图5-98所示六、具有四相平衡反应的三元系相图（1）四相区及周围相区的接触下页后退下页后退1）四相区与三相区的接触：面接触①共轭三角形U+V+R、V+R+Q、U+R+Q组成四相平面的上表面，U+V+Q组成下表面；②共轭三角形U+V+Q、U+V+R、组成四相平面的上表面，V+R+Q、U+R+Q组成下表面；③共轭三角形U+V+Q组成四相平面的上+表面，U+V+R、V+R+Q、U+R+Q组成下表面；下页后退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

8、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）