相变热力学基础第4章

《相变热力学基础第4章》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第四章二组元相1虽然实际的材料大多是多组元材料，但其中的多数可以简化为二组元材料来分析研究。*二组元材料的热力学理论是材料热力学最基本的内容2二元系统中存在的相：纯组元相溶体相:溶液(液态)、固态溶体（固溶体）,溶体相是二组元材料及多组元材料中最重要的相组成物化合物中间相。固溶体：晶体结构与其某一组元相同的相。含溶剂和溶质。化合物：组成原子有固定比例，其结构与组成组元均不相同的相。34hcp54.1理想溶体近似(Idealsolutionapproximation）4.2正规溶体近似(Regula

2、rsolutionsapproximation)4.3溶体的性质(Propertiesofsolution)4.4混合物的自由能(Freeenergyofmixture)4.5亚正规溶体模型（sub-regularsolutionmodel）4.6化学位(Chemicalpotential)4.7化学位和自由能-成分图（Gm-x）4.8活度(Activity)4.9化合物相(Compound)本章主要内容64.1理想溶体近似(Idealsolutionapproximation）溶体、溶液（sol

3、ution）：广义地说，两种或两种以上物质彼此以原子、分子或离子状态均匀混合所形成的粒子混合系统。溶体以物态可分为气态溶液、固态溶液和液态溶液。本课程主要讨论凝聚态的溶体：溶液和固溶体。7理想溶体定义：宏观上：A、B两种组元的原子（或分子）混合在一起后，既没有热效应也没有体积变化（对于固溶体,要求A、B两种组元具有相同的结构和相同的晶格常数）微观上：组元间粒子相互独立，无相互作用（同类原子与异类原子之间的键能是没有差别的）。4.1理想溶体近似8理想溶体（Idealsolution）既是某些实际溶体

4、的极端特殊情况，又是研究实际溶体所需参照的一种假定状态。实际材料中真正的理想溶体是极少的：Ge-Mn、GeO-MnO等溶液可近似看作理想溶体。4.1理想溶体近似9理想溶体近似(IdealSolutionApproximation）：描述理想溶体摩尔自由能的模型。NA个A原子和NB个B原于构成1mol的理想溶体。XA、XB：A及B的原子摩尔分数。AB4.1理想溶体近似10根据理想溶体的条件，V、U、H等函数的摩尔量分别为:4.1理想溶体近似11理想溶体近似的摩尔自由能:4.1理想溶体近似12理想溶体

5、近似的摩尔自由能:4.1理想溶体近似13在固溶体中，原子A与B的振动频率应与在纯A金属及纯B金属内时有所不同，但近似地可以认为它们是相同的，则固溶体的总熵为:式中：SA-纯金属A的摩尔熵（振动熵），其值为:SB-纯金属B的摩尔熵（振动熵），其值为:4.1理想溶体近似14两组元的原子完全随机混合（Randommixing）时，将产生的最多的微观组态数为W：混合前的微观组态数：W0=1S0=0Smix=KlnWmix4.1理想溶体近似154.1理想溶体近似16理想溶体中两种原子的混合熵的特点：4.1理

6、想溶体近似17理想溶体近似的摩尔自由能:4.1理想溶体近似184.1理想溶体近似194.1理想溶体近似204.1理想溶体近似214.2正规溶体近似(Regularsolutionsapproximation)实际溶液的性质同理想溶液的性质有偏差，组元间粒子不可能无相互作用。正规溶体(1929,J.H.Hildebrand):22Quasi-chemicalmodel(准化学模型)：内能只考虑结合能如果只考虑最近邻原子间的结合能，内能就是最近邻原子键的键能总和：内能的变化是最近邻原子的结合键能的变化

7、引起的混合前后的内能变化ΔUmix=Us(溶体)–U0(混合前含有相同原子数目的纯组元)234.2正规溶体近似从原子角度来考察溶液的形成二元溶体中存在三种类型的原子键：1．A—A键，每个键的能量为uAA2．B—B键，每个键的能员为uBB3．A—B键，每个键的能量为uAB考虑到原子分离无限远的状态能量为零，因此，uAA、uBB、uAB均<0，并且键越强，其能量值就越负溶液的内能取决于各种键的数目nAA,nBB、nAB244.2正规溶体近似令z=配位数：晶体中每个原子的最近邻原子数目在含有1mol原子

8、的系统中，键的总数目：zNa/2（除2：两个原子共享一个键，or,每个位置都被数了两次）。各种键的数目nAA,nBB、nAB，可由各种键的键分数得到。XAA、XBB、XAB：A-A、B-B、A-B键的键分数A-A键数目nAA=XAAzNa/2B-B键数目nBB=XBBzNa/2A-B键数目nAB=XABzNa/2254.2正规溶体近似混合前：由NA个A原子和NB个B原子构成1mol的溶体，XA、XB：A、B的原子摩尔分数264.2正规溶体近似设两个相邻阵点位置为1和2，位置1被A原