材料物理化学3资料ppt课件.ppt

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1、材料物理化学PhysicalChemistryofMaterials主讲：黄少铭教授马德琨博士削变仇扯囊箍延耸枪妇夷腕太丑掀痴溺铝庄薪瓤繁摧嘿违及该浩侗胞纬联材料物理化学3材料物理化学3第三章　相平衡、相图和相变过程主要讲解内容：Ａ．相与相平衡Ｂ．相图Ｃ．相变Ｄ．晶体的成核和生长机理玲熄怖燎瘤桃纷围盐寸躇警忙额娥徘冤蜕也派酋探叔纲砾春赤跋驾洽钝贺材料物理化学3材料物理化学3基本概念：（１）系统：被选择的研究对象。系统以外的一切物质都成为环境。例如，在硅碳棒中烧制压电陶瓷ＰＺＴ，选择ＰＺＴ为研究对象，

2、ＰＺＴ即为系统，炉壁、炉内气氛都为环境．（２）相：指系统中具有相同的物理性质和化学性质的均匀部分。(i)相与相之间有界面，可以用物理或机械办法分开。(ii)一个相可以是均匀的，但不一定是一种物质。（iii）气体一般是一个相，固体有几种物质就有几个相，液体视其混溶程度而定。炯泉芽高轴冻甫瞄抑来突级掣创茄糊涩彰传唯退计捻汉淀顿袱舀制柏浮彩材料物理化学3材料物理化学3（３）组分、独立组分组分(组元)：构成材料的最简单、最基本,在系统中可以独立存在的化学物质。独立组分：足以表示形成平衡系统中各相所需要的最少

3、数目的化学纯物质。用字母Ｃ表示。系统中化学物质和组分的关系：当物质之间没有化学反应时，组分数＝化学物质数目当物质之间发生化学反应时，组分数=化学物质数-在稳定条件下的化学反应数当体系中有浓度限制条件时，组分数=组分数－独立化学反应数目－物种间浓度限制条件．例如：Ｃ=3－1－0=2PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)Ｃ=3－1－1=1帘篇船舒欣煤主坦诛搽巨腺候楞潮义框至罕叮登向曝触绥饶栈抽利逊帖绍材料物理化学3材料物理化学3（４）自由度(f)定义:在平衡系统中，可以独立变化的因素，如温度、压力、

4、电场、磁场等．可以在一定范围内改变而不会引起旧相消失新相的产生，即不改变原系统中共存相的数目和种类．（５）相律多相系统的普遍规律,吉布斯相律：f=C－P＋2，f－自由度数，C－独立组分数，P－相数，2－温度和压力外界因素．络营彰办摔声姻边瘟傲仆汐铣占谨疾伟快烃淳晚条僧韵员媚战楚珠界零描材料物理化学3材料物理化学3相律应用必须注意以下四点：1.相律是根据热力学平衡条件推导而得，因而只能处理真实的热力学平衡体系。2.相律表达式中的“2”是代表外界条件温度和压强。如果电场、磁场或重力场对平衡状态有影响，则

5、相律中的“2”应为“3”、“4”、“5”。如果研究的体系为固态物质，可以忽略压强的影响，相律中的“2”应为“1”。3.必须正确判断独立组分数、独立化学反应式、相数以及限制条件数，才能正确应用相律。4.自由度只取“0”以上的正值。如果出现负值，则说明体系可能处于非平衡态。吞封姆骤广擎萧密皇刊柳固称养事樱进侗值纵搞捣塘辅烩慢娇检镐全浚丑材料物理化学3材料物理化学3（６）相平衡相平衡是指各相的化学热力学平衡。相平衡的条件：对于不含气相的材料系统，dG=0;对多元系统，要求每一组元在各相中的化学势相等。相平

6、衡是研究多相体系的平衡状态如何随温度、压力和组分浓度等变数的变化而改变的规律．（７）相图根据多相平衡的实验结果而绘制成的几何图形称为相图。兄筐途失骡斟稀玩疯牲怎刷嚷指润徊雀喇漳烬迸跑抠暗烛哲楷左遗鼓救伦材料物理化学3材料物理化学3相图的作用：(1)知道开始析晶的温度，析晶终点，熔化终点的温度；(2)平衡时相的种类；(3)平衡时相的组成预测瓷胎的显微结构预测产品性质(4)平衡时相的含量。犁丛勤徐擂昭睛娶芥烘洲舷合赫迭哨争馆锰让铂告诽彭蔚臂靛社众邯礁适材料物理化学3材料物理化学3单元系统中，只有一种

7、组分，不存在浓度问题。影响因素只有温度和压力。因为C=1,根据相律f=C－P+2=3－P一、水的相图二、一元相图的型式三、可逆和不可逆的多晶转变四、SiO2系统的相图五、ZrO2系统单元系统相图袄巧妖朋傣暑力柬账哮铡鲁纪梭费邦麻甜荧祖睡姆察减惶遏洛蘑遗绰晦速材料物理化学3材料物理化学3蒸发溶解升华ABCOC’SLg临界点压强温度一、水的相图注意：冰点：是一个大气压下被空气饱和的水和冰的平衡共存温度；三相点O：是在它自己的蒸汽压力(4.579mmHg)下的凝固点(0.0099℃)。2000个大气压以上

8、，可得重冰，比重大于水。T＝374℃P＝217.7大气压羽具酵疹芒龟亩敌蛾清井惧衡滋棕氓迈酱赁祁爬郎娩能冠感产圭幂垒檬疡材料物理化学3材料物理化学3ABCOC’SLg蒸发溶解升华临界点P温度解释界线的斜率：由克劳修斯－克拉珀龙方程dp/dT=ΔH/TΔV,从低温型向高温转变，ΔH>0Lg；SgΔV>0,则斜率>0；而SL冰变成水ΔV<0,斜率<0,其它金属或SiO2,,ΔV>0,则斜率>0。如对于有晶型转变的，由于ΔV很小，因而其界线几乎是垂直的。挪稼御残歌福往