八、单组分体系相图.pdf

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1、研究一个多组分（或单组What?分）多相体系的平衡状态随温度、压力、组分浓度等变化而改变的规律。相图/平衡相图/PhaseDiagram1.判断系统在一定热力学条件下所趋向的最终状态；2.正确选择配料方案Why?3.确定工艺制度4.合理分析生产过程中的质量问题5.新材料的研制1相关的基本概念•Gibbs相律fcn外界因素自由度数相数独立组分数2第九章单组分相图3单元系统相图单元系统：c=1相律fcp23pp1,f2温度、压力minmaxf0,p3minmax不可能出现4相或更多相平衡4水的

2、相图3个单相区曲线oc向左倾斜，斜率为负值dPHdTTV冰的熔融曲线冰融化吸热：H>0f=0，无变量体积收缩：V<0水型物质O点：三相点273.16oC,0.61Kpa水的饱和蒸汽压曲线（蒸发曲线）硫型物质系统中冰、水、汽三相平衡冰的饱和蒸汽压曲线（升华曲线）52个自由度：温度、压力•水的相图•(1)OC线斜率为负：即随着压力的增加，水的熔点将降低；6这是由于克拉贝龙方程：dPHfmdTTVm,冰水中，V,VV0，m水m,冰m,冰水dP即：0dT因此，OA、OB、OC线的斜率可用克拉贝

3、龙方程定量计算。72)熔点随压力的变化变化而变化化：外压剧增，冰的熔点仅略有降低，大约是每增加１atm，熔点下降0.0075℃。83)三相点与冰点的区别：冰点是指敞露于空气中的冰～水水度平衡温度。1)冰～水已被空气中的气体组分饱和，使水的冰点下降0.00242℃；2)压力从0.61kPa增大到101.325kPa，冰点温度又降低0.00747℃；即共降低0.00989℃，使得水的冰点从原来的三相点处即0.00989℃下降到通常的0℃（或273.15K）。94)临界点、临界状态：水的蒸气压曲线OA向右上不能无限地延伸

4、，只能延伸到：374C，220atm。此点以外，汽-水分界面不再能确定，液体水不能存在。105）同质多晶现象：OC线向上可延伸到2000atm和20C左右，如果压力再高，则将出现其它的固态冰晶型了。11126)OB线向左下可延伸到无限接近绝对零度。•根据克拉贝龙方程，冰-汽平衡曲线符合：HvmlnPKRT（H：冰的摩尔汽化热）vm13HvmlnPKRT•当T→0时，lnP→，即P→0，•∴OB线理论上可无限逼近坐标原点，只是实验上尚未有能力达到。147)过冷水：OA线往左下延伸至三相点以

5、下的OF线是可能的，这时的水为过冷水。•OF线为不稳定的液-汽平衡线（亚稳态）。•从图中可以看出，OF高于OB线，此时水的饱和蒸气压大于同温下的冰的饱和蒸汽压。15•即过冷水的化学势高于同温度下冰的化学势，只要稍受外界因素的干扰（如振动或有小冰块或杂质放入），立即会出现冰。16(8)过热冰？•OB线向右上不能超过“O”点延伸，因为不存在过热冰。17•冰→水，熵增过程，混乱度增加过程，无时间滞后，所以不存在过热冰。•水→冰，熵减过程，有序度增加过程，有可能时间滞后，所以存在过冷水。18硫的相图三个三相点：A（正，单，

6、g），B（单，l,g）,C(正，单，液)而缺少（正l,g）的三相点。19•AG段为过热正交硫的蒸气压曲线•CG段为过热正交硫的熔化曲线，极易变成单斜硫。•BG段为过冷液硫的蒸气压曲线。•均易形成单斜硫。20可逆和不可逆多晶转变的单元相图4个单相区晶型II熔融曲线晶型转变线熔体的汽曲线熔体的蒸汽压曲线晶型II的升华曲线3相平衡点：晶型II、熔体和气相晶型I的升华曲线3相平衡点：晶型I、晶型II和气相21BFGH：过热晶介稳两相平衡HGCE：过冷熔型I的介稳单相区体的介稳单相区过热晶型I熔融曲线G：介稳三相点cryst

7、alIIKBF：过冷晶型GII的介稳单相区BG：过热晶GC：过冷熔体蒸汽压曲线型I升华曲线BGC和ABK：过冷蒸汽的介稳单相区KB：过冷晶型II蒸汽压曲线图中虚线表示系统中可能出现的介稳平衡状态22过热晶型蒸汽压曲特点：晶型转变温度低于二线与过冷熔体蒸汽压个晶相的熔点，晶型曲线的交点：转变温度点处在稳定相区之内。晶型的熔点CG转变关系为：BL晶型的熔点可逆转变晶型和晶型的转变点可逆多晶转变的单元相图23晶型和的转变点特点：晶型转变温度高于二实际上不能得到点3个晶相的熔点，晶型转变温度点处在稳定

8、相区之内。晶型的熔点32转变关系为：1L晶型的熔点不可逆转变不可逆多晶转变的单元相图24介稳状态SiO系统2实例：硅砖6个单相区、9条界线、4个三相点蒸汽不希望磷石英含量多解决的方法：方石英含量少加入矿化剂CaO、FeO2325硅砖的原料26SiO多晶转变时的体积变化227重构型相变与位移型相变28ZrO系统23个晶型稳定立方化ZrO2加入矿化剂