最新单元组相图及纯晶体的凝固h幻灯片.ppt

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1、单元组相图及纯晶体的凝固h概述（基本概念）单组元晶体(纯晶体)：由一种化合物或金属组成的晶体。该体系称为单元系（onecomponentsystem）。从一种相转变为另一种相的过程称为相变（phasetransformation）。若转变前后均为固相，则成为固态相变（solidphasetransformation）。从液相转变为固相的过程称为凝固(solidification)。若凝固后的产物为晶体称为结晶(crystallization)。金属转变过程为：汽态←→液态←→固态2021/8/42组元（component）：组成合金的最基本、

2、独立的物质。可以是单一元素(如Fe、Mg等)也可以是稳定的化合物（如Fe3C）。相图(phasediagram)：表示合金系中合金的状态与温度、成分之间的关系的图形，又称为平衡图或状态图。单组元相图(singlephasediagram)是表示在热力学平衡条件下所存在的相与温度，压力之间的对应关系的图形。合金系（alloysystem）：由给定的组元可以以不同比例配制成一系列成分不同的合金，这一系列合金就构成一个合金系统。二（三、多）元系。相（phase）：合金中结构相同、成分和性能均一并以界面分开的组成部分。单（双、多）相合金2021/8/

3、433.相律的应用A合金状态，成分、温度、压力、二元系、三元系……①利用它可以确定系统中可能存在的最多平衡相数例：单元系，因f≥0，故P≤1-0+1=2，平衡相最大为二个。注意：这并不是说，单元系中能够出现的相数不能超过二个，而是说，某一固定T下，单元系中不同的相只能有两个同时存在，而其它相则在别的条件下存在。②利用它可解释纯金属与二元合金结晶时的差别。纯金属结晶，液－固共存，f=0，说明结晶为恒温。二元系金属结晶两相平衡，f=2－2+1=1，说明有一个可变因素（T），表明它在一定（T）范围内结晶。二元系三相平衡，f=2－3+1=0，此时温度

4、恒定，成分不变，各因素恒定。2021/8/473.相律的应用B相律是检验、分析和使用相图的重要工具。利用它可以分析和确定系统中可能存在的相数，检验和研究相图。注意使用相律有一些限制：（1）只适用于热力学平衡状态，各相温度相等（热量平衡）、各相压力相等（机械平衡）、各相化学势相等（化学平衡）。（2）只表示体系中组元和相的数目，不能指明组元和相的类型和含量。（3）不能预告反应动力学（即反应速度问题）。（4）f≧02021/8/486.1.2单元系相图单元系相图指：单组元相图(singlephasediagram)是表示在热力学平衡条件下所存在的相

5、与温度，压力之间的对应关系的图形.单元系相图分析1.水的单元相图分析（图6.1）：点，线，相区的分析点的分析：O1点是气、水、冰三相平衡点。根据相律f=C-P+2可知，f=1-3+2=0，即在O1点，三相共存时，温度和压力都不能变.线的分析：O1C线水和蒸气共存的曲线；O1A线冰和水共存的曲线；O1B冰和水气共存的曲线。根据相律f=C-P+2可知，f=1-2+2=1，即在O1A、O1B和O1C线上，两相共存时，温度和压力两个参数只能有一个可以独立变化，且按相应曲线变化.相区的分析：三个单相区分别是水区、冰区和水气区，在每个相区内，其自由度为：

6、f=C-P+2=1-1+2=2，说明在这三个相区内，温度和压力的变化不会产生新相。2021/8/49纯铁的冷却曲线及晶体结构变化2.纯铁的相图分析（图6.2）磁性转变点：A2α－Fe与γ－Fe间晶型转变点：A3γ－Fe与δ－Fe间晶型转变点：A4δ－Fe与液相转变点（熔点）：Tm即：α－Fe←→γ－Fe←→δ－Fe←→液相对于金属而言，一般在常压下进行转变(沸点以下)。A3、A4为同素异构转变点A2TmA4A32021/8/410SiO2相平衡图3.除某些金属外，在某些化合物中也有多晶型转变(称为同分异构转变)。SiO2在不同T和P下出现四种

7、晶体结构：α－SiO2β－SiO2β2－鳞SiO2β－方SiO22021/8/4116.2纯晶体的凝固2021/8/4126.2.1结晶的现象与液态结构一、结晶的现象宏观现象a过冷现象(Supercooling或Undercooling)b结晶潜热(LatentHeatofCrystallization)2.微观现象a形核（Nucleation）b长大（Crystalgrowth）2021/8/413热分析装置示意图2021/8/414纯金属结晶时的冷却曲线示意图2021/8/415纯金属结晶过程示意图2021/8/416二、液态结构液态结构

8、（structureofmelt）：液态结构可由X－ray衍射分析测定液态结构特征：原子排列长程无序、短程有序且短程有序的原子集团是此消彼长、瞬息万变、尺寸不稳定的