C4-Binary phases(1)

《C4-Binary phases(1)》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、Chapter4ThermodynamicsofMaterialsBinaryphasesForexample:钢铁材料可以简化成Fe-C二元合金;镍基高温合金可以简化成Ni-Al二元合金;硅酸盐玻璃可简化为SiO2与Na2O或Al2O3等氧化物的二元系；ZrO2陶瓷材料可简化为ZrO2-Y2O3二元系等。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。第四章二组元相*二组元材料的热力学理论是材料热力学最基本的内容第四章二组元相二元系统中存在的相：纯组元相溶体相:溶液(液态)、固态溶体（

2、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。相：材料中结构相同、成分和性能均一的组成部分。（如单相、两相、多相材料）4.1理想溶体近似(Idealsolutionapproximation）4.2正规溶体近似(Regularsolutionsapproximation)4.3溶体的性质(Propertiesofsolution)4.4混合物的自由能(Freeenergyofmixt

3、ure)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图）4.8活度(Activity)4.9化合物相(Compound)第四章二组元相4.1理想溶体近似(Idealsolutionapproximation）溶体、溶液（solution）：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（Particlemixingsystem)。溶体以物态可分为气态溶液、固态溶液和

4、液态溶液。本课程主要讨论凝聚态的溶体：溶液和固溶体。理想溶体（Idealsolution）既是某些实际溶体的极端特殊情况，又是研究实际溶体所需参照的一种假定状态。4.1理想溶体近似宏观上：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（Solidsolution）,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）。理想溶体定义：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

5、似看作理想溶体。理想溶体近似(IdealSolutionApproximation）：描述理想溶体摩尔自由能的模型。4.1理想溶体近似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。根据理想溶体的条件，V、U、H等函数的摩尔量分别为:+4.1理想溶体近似理想溶体近似的摩尔自由能:混合之前总的自由能G0：理想溶体的自由能Gm=Go+ΔGmixGA=XA0GAGB=XB0GB++XAmolXBmol1摩尔溶体ABA(B)0GB0GAABXB(混合前)GG0Mix4.1理想溶体近似理想

6、溶体近似的摩尔自由能:4.1理想溶体近似固溶体的总熵值=热熵（振动熵）+组态熵式中：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:XASA+XBSB:未形成固溶体前，纯金属A及B二者的熵值。ΔSmix-混合熵在固溶体中，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:DerivationofmolarSmix：4.1理想溶体近似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

7、的微观组态数：W0=1DerivationofmolarSmix：Stirlingapproximation：4.1理想溶体近似理想溶体中两种原子的混合熵，只取决于溶体的成分，而与原子的种类无关。0

8、能Gm=Go+ΔGmixGA=XA0GAGB=XB0GB++XAXB1摩尔固溶体ABA(B)图：理想固溶体的吉布斯自由能－成分曲线+=XB0低温高温-T△SABXB0+低温高温4.1理想溶液近似0GB0GAABXB(混合前)GG04.1理想溶液近似理想溶体的摩尔自由能主要取决于ΔGmix(-TΔSmix),ΔGmix<0，Gm-X曲线与纵轴相切T=0K：