《材料科学基础》第五章 相平衡和相图ppt课件.ppt

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1、第一篇结构与性质第一章晶体学基础第二章晶体结构第三章晶体结构缺陷第四章非晶态结构第二篇  热力学平衡第五章相平衡和相图第三篇  动力学过程第六章固体中的扩散第七章材料中的相变第八章材料制备中的固态反应第九章材料的烧结材料科学基础FundamentalsofMaterialsSciencesubatomicatomicmicroscopicmacroscopic回材料制备的热力学和动力学条件→正确选择配料方案正确制定工艺制度第五章相平衡与相图第六章扩散第七章相变第八章固态反应第九章烧结材料结构→材料性能组织结构加

2、工处理特性性能相图相平衡：是研究一个多组分（或单组分）多相系统中相的平衡问题，即多相系统的平衡状态(包括相的个数、各相的状态、数量和组成等)如何随影响平衡的因素(温度、压力、组成)变化而改变的规律。相律(GibbsPhaserule)：是处于热力学平衡状态中的系统中自由度、独立组分数、相数及外界影响因素之间关系的定律。相图(平衡状态图)是用来表示物质的状态与温度、压力、组成之间关系的简明图解。说明：介稳态的出现不一定都是不利的。由于某些介稳态具有所需要的性质，因而创造条件(快速冷却或掺加杂质)有意把它保存下来。

3、如：水泥中的β－C2S、陶瓷中介稳的四方氧化锆、耐火材料硅砖中的鳞石英以及所有的玻璃材料。α－石英α－鳞石英α－方石英β－石英β－鳞石英β－方石英γ－鳞石英573℃163℃117℃870℃1470℃180～270℃*热力学平衡态和非平衡态（介稳态）第五章§5.1基本知识§5.2单元系统§5.3二元系统§5.4三元系统第五章相平衡和相图一、相平衡的基本概念二、相律三、相平衡的研究方法§5.1相平衡与相图的基本知识一、相平衡的基本概念1、相2、独立组分3、自由度4、外界影响因素相平衡：是研究一个多组分（或单组分）多

4、相系统中相的平衡问题，即多相系统的平衡状态(包括相的个数、各相的状态、数量和组成等)如何随影响平衡的因素(温度、压力、组成)变化而改变的规律。常用术语定义：指系统中具有相同物化性质的结构均匀部分。特点：相与相之间有界面，可以用机械办法分开，越过界面时性质发生突变。一个相可以是均匀的，但不一定是一种物质。一个相在系统中可以是连续的，也可以是不连续的。具体：气体：一般是一个相液体：视其混溶程度而定固体：有几种物质就有几个相，但固溶体为一个相。1、相(p)phasep=1单相系统，p=2双相系统，p=3三相系统硅酸盐

5、系统相平衡中碰到的几种情况：（1）形成机械混合物：有几种物质就有几个相；（2）生成化合物：组分间每生成一个化合物，即形成一个相；（3）形成固溶体：组分之间形成固溶体算一相；（4）同质多晶现象：有几种变体，就有几个相；（5）硅酸盐高温熔体：硅酸盐系统中的液相，一般为一个相；（6）介稳变体：是一种热力学非平衡态。组分：指系统中每一个可以单独分离出来并能独立存在的物质独立组分：足以表示形成平衡系统中各相所需要的最少数目的组分。C=组分数－独立化学反应数目－限制条件2、独立组分(c)independentcompon

6、ents合金、陶瓷单元系统*在硅酸盐系统中经常采用氧化物作为系统的组分。如：SiO2一元系统Al2O3－SiO2二元系统CaO－Al2O3－SiO2三元系统盐水溶液：NaCl、H2O组分Na+、Cl-、H+、OH-不是组分合金、陶瓷单元系统3、自由度(f)degreesoffreedom定义:温度、压力、组分浓度等可能影响系统平衡状态的变量中，可以在一定范围内改变而不会引起旧相消失新相产生的独立变量的数目。ABLf=2L＋Bf=1A＋Bf=1L＋Af=1f=0E合金、陶瓷单元系统4、外界影响因素(n)如果外

7、界影响因素只有温度和压强，则n=2如果研究的体系为固态物质，可以忽略压强的影响，则n=1。如果电场、磁场或重力场对平衡状态有影响，则n=3、4、5—自由度数；—独立组分数；—相数；n—外界影响因素(温度和压力等)二、相律硅酸盐凝聚系统的相律公式为：相律(GibbsPhaserule)：是处于热力学平衡状态中的系统中自由度、组元数、相数及外界影响因素之间关系的定律n动态法(热分析法)加热或冷却曲线法热膨胀曲线法差热分析法(DTA)静态法(淬冷法)电导或电阻法三、相平衡的研究方法DTA曲线单元系统好好学习天天向上本

8、节重点掌握：1、概念：相律相图2、填空：相律公式f=c-p+n中f—自由度数；c—独立组分数；p—相数；n—外界影响因素。一、水的相图二、具有同质多晶转变的单元系统相图三、单元系统专业相图§5.2单元系统相律、表示方法单元系统中，c=1,外界影响因素有温度和压力,n=2。相律：f=0，p=3P=1，f=2相图：温度为横坐标、压力为纵坐标的平面图(p-T图)单元系统相图的表示方法自由