41相图制作2011

表示
wA %
mA m A mB
100%
xA %
nA n A nB
100%
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2．相图测定：
原理：相变 —— 性质、结构突变（或折点）
如：体积、磁性、电阻、热容、硬度、结构等
方法：① 实验法：热分析法、膨胀法、硬度法、磁性法、电阻
法、 X-射线结构分析等。
② 计算法( 热力学计算）（计算上数学难度很高） 步骤：（以热分析法为例） 热分析法原理： 相变 —— 热容变化 —— 测冷却曲线出现拐点
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第一节 相、相平衡及相图制作
一、相
在热力学中，将被研究的原子、分子等集体称为系统（体系）
相： 结构相同，性质相同，聚集状态（成分）相同
的均匀体
(不同相之间有明显的界面分开) 合金中的相，“均匀”是指成分、结构及性质要么宏观上完全相同， 要么呈连续变化，而没有 突变 现象。
例如：
1）盐水（一相）；过饱和后析出盐（二相）
2）单相固溶体 等的不同晶粒之间也存在着界面，所以有界面分开的 并不一定都是两种相。 在材料科学中，单相固熔体，某微区成分可不均匀，成分有 偏聚现象，各处性质不完全相同。
组元：组成合金（体系）最基本的，独立的物质。
一般为纯元素，也可以是稳定化合物
例如：
① 纯元素：Fe、Mg等 ② 稳定化合物：Mg2Si、Fe3C等
f＝c－p＋1
f ：自由度
（恒压下）
—— 描述平衡系统中独立可变因素：自由度 c ： 组元数 p ： 相数
温度、浓度（成分）
相律的应用： 确定合金系中可能存在的最多平衡相的数目及结晶进行 的条件(热力学) 判断相图的正确性。
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3． 相变
定义： 不同相之间的突变
平衡转变 非平衡转变
结构、性质、聚集状态（成分）突变，三种中只要有一种转变即为相变
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（1） 配一系列不同成分合金(Cu-Ni) （2） 分别测冷却曲线（温度－时间关系曲线），并找出拐点 （3） 将拐点绘在 温度－成分 图上 （4） 连接含义相同的点
纯Ni
T（℃）
70%Ni e' e
T（℃）
50%Ni 30%Ni c
e
d
c d'
d
d'
纯Cu
b
变温转变
b
c' b' a
c'
a
b' a'
相图又称为 状态图或平衡图
它是表示材料系统中相的状态与温度及成分 之 间关系的一种图形。
由相图可以知道材料的凝固或熔化温度及系统 中可能发生的 固态相变或其他转变； 材料的性能与相图有一定关系，掌握了有关相 图的知识， 就可以通过相图预测材料的某些性能。 相图是材料科学工作者必不可少的 重要工具。
t（s ）
Cu
30
50
70
Ni
T（℃）
L
温度变化
L

Cu 30 50 70 Ni
系统处于两相区时，根据相律
f c p1 2211
相图的基本类型
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第四章 相 图（二元系）
(热力学相图)
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Kenneth G. Wilson (1936年6月8日—） 肯尼斯· 威尔逊，美国物理学家。 因建立相变的临界现象理论，获得 了1982年度诺贝尔物理学奖
朗道（1908～1968） Lendau，Lev Davidovich
苏联著名的物理学家。最著名的贡献有“朗道 十诫”：量子力学中的密度矩阵和统计物理学 (1927)；自由电子抗磁性的理论(1930)；二级相 变的研究(1936～1937)；铁磁性的磁畴理论和 反铁磁性的理论解释(1935)；超导体的混合态 理论(1934)；原子核的几率理论(1937)；氦Ⅱ超 流性的量子理论(1940～1941)；基本粒子的电 荷约束理论(1954)；费米液体的量子理论(1956)； 弱相互作用的CP不变性(1957)。因凝聚态特别 是液氦的先驱性理论，被授予1962年诺贝尔物 2 理学奖。郎道是相图的发明人
以热分析法为例相变热容变化测冷却曲线出现拐点计算法热力学计算计算上数学难度很高1配一系列不同成分合金cuni2分别测冷却曲线温度时间关系曲线并找出拐点ttddeedde3将拐点绘在温度成分图上4连接含义相同的点50ni70ni纯nitscuni305070aabbccdabbccd纯cu30ni变温转变tl????l温度变化cuni305070系统处于两相区时根据相律11221pcf???????相图的基本类型13
条件： 热力学条件 —— 相变反应可能性 动力学条件 —— 相变反应路径、方式、速度
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三、相图的表示与测定
二元系中相的平衡状态与温度、成分的关系用平面图形来表示 纵坐标——温度；横坐标——成分
1．相图表示法
组元的成分可用 WA、WB —— 质量分数（重量百分数 wt.％）
XA、 XB —— 摩尔分数（原子百分数 at.％）
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二、相平衡与相律
1． 相平衡 —— 热力学平衡状态
定义： 系统中不同的相长期共存而不相互转化。
特点： 动态平衡——两相间原子转移速度相等（动力学） 条件：
热量平衡——各相的温度相同 机械平衡——各相的压力相同 化学平衡——组元在各相中的化学位必须相等
对二元合金
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2． 相律
吉布斯（Gibbs）相律：