无机材料科学基础,天津大学课后习题答案资料

前言~三元系统

一、基本概念：

1、系统：选择的研究对象。环境：系统以外的一切物质。

2、相：是指系统中具有相同物理性质和化学性质的均匀部分。Note:”均匀“的要求是严格的，非一般意义上的均匀，而是一种微观尺度上的均匀。

3、组分：组成系统的物质

4、独立组分数：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

5、自由度数温度、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

6、相律：根据吉布斯相律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

硅酸盐系统的相律为 f = c－p＋1

7、凝聚系统：

8、介稳态：每一个稳定相有一个稳定存在的温度范围，超过这个范围就变成介稳相。

9、介稳平衡

10、液相线

11、固相线

12、两相区

13、无变量点

14 平衡析晶

15、一致熔化合物：一致熔融化合物是一种稳定的化合物，与正常的纯物质一样具有固定的熔点，加热这样的化合物到熔点时，即熔化为液态，所产生的液相与化合物的晶相组成相同，故称一致熔融或同成分熔融，其化合物则称为一致熔融化合物或同成分熔融化合物。

16、不一致熔化合物：不一致熔融化合物是一种不稳定的化合物，加热这种化合物到某一温度便发生分解，分解产物是一种液相和一种晶相，二者组成与原来化合物组成完全不同，故称不一致熔融或异成分熔融，其化合物称为不一致熔融化合物或异成分熔融化合物，它只能在固态中存在，不能在液态中存在。

17、固相分解的化合物：化合物A m B n 不能直接从二元熔液中结晶析出。从液相中只能析出A 晶相和B 晶相。A、B 通过固相反应形成化合物A m B n。这类化合物只能存在于某一温度范围内（如T1～T2），超出这个范围，化合物A m B n 便分解为晶相 A 和晶相B。

18、浓度三角形：浓度三角形：通常用等边三角形来表示三元系统的组成，这种三角形又称为浓度三角形。三个顶点表示三个纯组分A、B 和 C 的组成（百分组成）；三条边（A-B、B-C、AC）表示三个二元系统的组成；三角形内任意一点均表示含有A、B 和

C 三个组分的三元系统，组各点中A、B、C（量各不相同）。

19、等含量规则：等含量规则：平行于三角形一边的直线，线上任意一个组成点所含对面顶点组分的含量不变双线法：可通过M 点作平行于三角形两条边的直线然后根据它们在第三条边上所得截线来表示。

20、定比例规则：三角形一顶点和其对边任意点的连线，线上任何一个组成点中其余两组分含量比例不变。

21、杠杆规则：三元系统的杠杠规则可叙述为：“两种混合物（或相）的重量比例，与连结两混合物组成点至新（总）混合物组成点线段长度成反比”。

22、液相面

23、界线

24、低共熔点：是一种无变量点，系统冷却时几种晶相同时从熔液中析出，或加热时同时融化

25、初晶区

26、重心原理

27、连线规则：将一界线（或其延长线）与相应的连线（或其延长线）相交，其交点是该界线上的温度最高点。

28、切线规则：将界线上某一点所作的切线与相应的连线相交，如交点在连线上，则表示界线上该处具有共熔性质；如交点在连线的延长线上，则表示界线上该处具有转熔性质，远离交点的晶相被回吸。

29、重心规则：如无变点处于其相应副三角形的重心位，则该无变点为低共熔点：如无变点处于其相应副三角形的交叉位，则该无变点为单转熔点；如无变点处于其相应副三角形的共轭位，则该无变点为双转熔点。

30、副三角形

31、三角形规则：原始熔体组成点所在副三角形的三个顶点表示的物质即为其结晶产物；与这三个物质相应的初初晶区所包围的三元无变量点是其结晶结束点。

32、转熔界线

33、转熔点

34、过渡点溶质和溶剂能以任意比例相互溶解的固溶体称连续（也称完全互溶或无限互溶）固溶体。四元系统

基本概念：

等含量规则；

第六章答案

6-1 略。

6-2 什么是吉布斯相律？它有什么实际意义？

解：相律是吉布斯根据热力学原理得出的相平衡基本定律，又称吉布斯相律，用于描述达到相平衡时系统中自由度数与组分数和相数之间的关系。一般形式的数学表达式为F＝C－P＋2。其中F为自由度数，C为组分数，P为相数，2代表温度和压力两个变量。应用相率可以很方便地确定平衡体系的自由度数。

6-3 固体硫有两种晶型，即单斜硫、斜方硫，因此，硫系统可能有四个相，如果某人实验得到这四个相平衡共存，试判断这个实验有无问题？

解：有问题，根据相律，F=C-P+2=1-P+2=3-P，系统平衡时，F=0 ，则P=3 ，硫系统只能是三相平衡系统。

图6-1

图6-2

6-4 如图6-1是钙长石（CaAl

2Si

2

O）的单元系统相图，请根据相图回解：

（1）六方、正交和三斜钙长石的熔点各是多少？（2）三斜和六方晶型的转变是可逆的还是不可逆的？你是如何判断出来的？（3）正交晶型是热力学稳定态？还是介稳态？

解：（1）六方钙长石熔点约1300℃（B点），正钙长石熔点约1180℃（C点），三斜钙长石的熔点约为1750℃（A点）。

（2）三斜与六方晶型的转变是可逆的。因为六方晶型加热到转变温度会转变成三斜晶型，而高温稳定的三斜晶型冷却到转变温度又会转变成六方晶型。

（3）正交晶型是介稳态。

6-5 图6-2是具有多晶转变的某物质的相图，其中DEF线是熔体的蒸发曲线。KE是晶型 I的升华曲线；GF是晶型II的升华曲线；JG是晶型III的升华曲线，回答下列问题：（1）在图中标明各相的相区，并写出图中各无变量点的相平衡关系；（2）系统中哪种晶型为稳定相？哪种晶型为介稳相？（3）各晶型之间的转变是可逆转变还是不可逆转变？

解：（1）KEC为晶型Ⅰ的相区，EFBC 过冷液体的介稳

区，AGFB晶型Ⅱ的介稳区，JGA晶型Ⅲ的介稳区，CED是液相区，KED

是气相区；

（2）晶型Ⅰ为稳定相，晶型Ⅱ、Ⅲ为介稳相；因为晶型Ⅱ、Ⅲ的蒸汽