二元共混聚合物相图的教学思考与体会
二元合金相图快速分析的几点思考_宋小威
* 收稿日期： 2017-04-09
基金项目： 安庆师范大学博士启动基金 （044-150002019） 和安徽省高等教育振兴计划重大教学改革研究项目 （2014zdjy088） 。 作者简介： 宋小威， 男， 安徽桐城人， 博士， 安庆师范大学化学化工学院讲师， 主要研究方向为物理化学。E-mail: songxw@
对如何分析相图作简要的论述， 以帮助相图初学者快速准确地分析相图。 关键词： 二元合金相图； 相律； 步冷曲线； 杠杆规则 中图分类号： O642.4+2
文献标识码： A
Some thoughts on the rapid analysis of binary alloy phase diagrams
其中 P S 是到子空间 S i 的正交投影算子。主角的
i
空间的 n - 1 子空间所成的第 n - 1 个主角的补角 的余弦值， 即单形 Ω 关于顶点 A 0 的顶点角可以 通过关于顶点 A 0 的 n 个侧面形成的 C 2 n 个非零主 角来构造和描述。
3
结束语
本文简要回顾了三角函数的历史， 介绍了基 于主角的三角函数的推广， 并给出了 4 种正弦曲 面及基于这 4 种正弦曲面的二元函数的一种二重 Fourier 展开。介绍了基于顶点角的三角函数的 另一种推广， 并讨论了这两种推广间的联系。 参考文献：
SONG Xiaowei, GUO Chang, ZHAO Yingguo, FANG Hui
(School of Chemistry and Chemical Engineering, Anqing Normal University, Anqing 246133, China) Abstract: This essay makes a brief discussion on how to analyze the phase diagram of the V-Zr binary alloy system from three aspects, including identifying each phase region, plotting the cooling curve towards a system point and confirming the amount of each phase during phase equilibrium. The aim is to improve the students' ability of analyzing binary alloy phase diagrams. Key words:binary alloy phase diagrams; phase rule; cooling curve; lever rule
二元聚合物及含填料的三元共混体系相行为的动态流变学研究
二元聚合物及含填料的三元共混体系相行为的动态流变学研究一般而言，常用聚合物材料不仅需要将几种大分子流体混合在一起，而且需要加入固体“填料”粒子。
这些多组分聚合物体系的形态结构决定其使用性能，而多组分聚合物体系的相行为在很大程度上决定了其形态结构的形成和演化。
因此，对多组分聚合物体系相行为的研究无疑具有重大的学术价值和应用价值。
常规的研究方法，如差示扫描量热法（DSC）、动态力学分析法（DMA）、荧光光谱法、傅立叶转换红外光谱法（FTIR）、小角X射线散射（SAXS）、小角中子散射（SANS）和小角激光散射（SALS）等，都存在不可避免的缺陷。
为了克服这些研究方法的缺陷，本论文采用了一种较为新颖的方法—动态流变学方法。
其理论依据在于：多组分聚合物体系的流变行为与组分间的相互作用、相形态结构密切相关，流变响应能够准确地反映相形态结构的形成和演化。
为此，本论文首先用动态流变学方法研究了PMMA/SAN二元聚合物共混体系的相行为，然后将其推广到PMMA/SAN/SiO<sub>2</sub>三元共混体系，成功地探索出了一条研究多组分聚合物体系特别是含填料的三元共混体系相行为的新途径。
本论文的主要工作和结论如下： 1．选择PMMA/SAN二元体系，系统地探讨了该体系的线性动态粘弹响应与其特定的相行为之间的关系，结果表明：（1）二元聚合物共混体系在均相区符合时-温叠加原理；而在过渡区开始出现热流变复杂性，表现为时-温叠加原理失效、弹性显著增加和松弛时间明显增长，而且储能模量G′的热流变复杂性比损耗模量G″更加显著。
（2）利用动态温度扫描测试能够一次性获得二元聚合物共混体系的Binodal和Spinodal相分离温度。
（3）PMMA/SAN共混体系的临四川大学博士论文界组成为56/44，临界温度为184.0℃;热力学相互作用参数x，的温度依赖行为可以表示为z。
（T）二0.017一6.442/T，由此外推出体系在室温下的x吞为一。
物理化学课程中相图分析之教学心得
［ 关键词］ 物 理 Ｅｘ ｐｅ ｒ ｉ ｅ ｎｃ ｅ ｏ ｆ Ｐｈ ａ ｓ ｅ Ｄｉ ａ ｇｒ ａ ｍ Ａｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈｅ Ｃｏ ｕｒ ｓ ｅ ｏ ｆ Ｐｈ ｙｓ ｉ ｃ ａ ｌ Ｃｈｅ ｍｉ ｓ ｔ ｒ ｙ
通过在本课程中学习到的生命科学和生物技术领域的最他们的知识面得到了拓宽知识结构得到了优化有一些学生将生命科学和生物技术进了我校各学科之间的交流拓展了化工生物材料机械和自动化等学科方向这种与时俱进的教学方法同样适用于其他很多课程的教学在激发学生学习兴趣全面培养学生综合能力方面具有普适性的指导意义
王驾哮 奄
２ ０ １ ４ 年 第 １ 期 （ 总 第 １ ３ ５ 期 ）
物理 化 学课 程 中相 图分析之 教 学心得 ＊
殷 开梁 ， 刘 文 杰
（ 常 州大 学 石油 化工 学院 化 学系物 理化 学教 研 室 ， 江 苏 常州 ２ １ ３ １ ６ ４ ）
［ 摘要］ 物 理 化 学 课 程 中相 平 衡 部 分 相 图分 析 内容 对 很 多 学 生 来 说 是 个 学 习难 点 。 因 此 ， 教 师 如 何 在 课 堂 上 教 会 学 生 对 不 同 的相 图进 行 快速 而 准 确 的 分 析 是 个 值 得 研 究 的 课 题 。 笔 者 经 多 年 教 学 实 践 ， 总结
众所 周 知 ， 物理 化 学 课 程 是 一 门 理论 性 很 强 的课 程 ， 有许 多 知识点 教 师难 以讲 透 ， 多 数学 生学
习感 到 吃力 。针 对 这 一 问题 ， 已有 不 少 教 师 尝试 以各种 手段 来 提 高物 理 化 学 课 程 教学 效 果 ， 如理
二元完全互溶液体的相图。实验报告
二元完全互溶液体的相图一．实验目的1．绘制常压下环己烷—异丙醇双液系的T —X 图，并找出恒沸点混合物的组成和最低恒沸点． 2.学会阿贝折射仪的使用。
二．实验原理两种液体物质混合而成的两组分体系称为双液系。
根据两组分间溶解度的不同，可分为完全互溶、部分互溶和完全不互溶三种情况。
两种挥发性液体混合形成完全互溶体系时，如果该两组分的蒸气压不同，则混合物的组成与平衡时气相的组成不同。
当压力保持一定，混合物沸点与两组分的相对含量有关。
恒定压力下，真实的完全互溶双液系的气－液平衡相图（T －x ），根据体系对拉乌尔定律的偏差情况，可分为3类：（1）一般偏差：混合物的沸点介于两种纯组分之间，如甲苯－苯体系，如图2.7(a)所示。
（2）最大负偏差：存在一个最小蒸汽压值，比两个纯液体的蒸汽压都小，混合物存在着最高沸点，如盐酸—水体系，如图2.7(b)所示。
（3）最大正偏差：存在一个最大蒸汽压值，比两个纯液体的蒸汽压都大，混合物存在着最低沸点如图2.7(c)）所示。
图2.7 二组分真实液态混合物气—液平衡相图（T-x 图）后两种情况为具有恒沸点的双液系相图。
它们在最低或最高恒沸点时的气相和液相组成相同，因而不能象第一类那样通过反复蒸馏的方法而使双液系的两个组分相互分离，而只能采取精馏等方法分离出一种纯物质和另一种恒沸混合物。
t At At At Bt B t Bt / o Ct / o t / o x Bx Bx BABAABB(a)(b)(c)x 'x '为了测定双液系的T－x相图，需在气－液平衡后，同时测定双液系的沸点和液相、气相的平衡组成。
本实验以环己烷－乙醇为体系，该体系属于上述第三种类型，在沸点仪（如图2.8）中蒸馏不同组成的混合物，测定其沸点及相应的气、液二相的组成，即可作出T－x相图。
本实验中两相的成分分析均采用折光率法测定。
折光率是物质的一个特征数值，它与物质的浓度及温度有关，因此在测量物质的折光率时要求温度恒定。
浅谈聚合物流变学之教学心得
聚合物 流变学 是学科 间形 成 的一 门研 究 高分子 材料 的流动和变形 的交叉学科 ，涉及到高 分子物理 、 高分 子化学 、 流体 力学 和高 等数学 等学科 ， 它 在高分 子材料专业 中起到 了承上启 下的作用 ， 是 以高分子 物 理和化学 为基 础 ， 服务 于聚合 物材料成 型工艺 的一 门 课程 ， 因此本学科 内容上会体 现交叉学科 的特点 。它 在培 养高 分子材 料成 型与控 制方 向 的人才具 有重要 意义 ， 学好 这门课非常关键 。但是 由于诸多抽象 概念 和一些公 式的推导 ， 使得 未曾接触过 生产实际过程 的
２ ０１５年 ７ 月 第 ２ ６期
教 育 教 学论 坛
Ｅ ＤＵ Ｃ ＡＴＩ ＯＮ ＴＥ ＡＣＮ Ｏ． ２６
浅谈聚合物流变学之教 学 心得
于 泓
（ 重庆文理 学院
新 材料技术研究 院 ， 重庆
４ ０ ２ １ ６ ０ ）
摘要 ： 聚合物流变学是 高分子材料工程的一 门重要 的专业技 术课 。从流 变学的 内容 出发 ， 总结了教 学过程
中发 生的 问题 和学生应该注意的 问题 ， 从这个 角度去寻找解决 问题 的方法， 另外根据 学生的特 点 ， 重建教 学思 路， 优化课程结构 ， 从而提 高学生学 习兴趣 和能力， 提 高教学质量 ， 使得培养 目标更加明确。 关键 词： 聚合物 ； 流 变学； 教 学； 方法
为一个参与者的动脑推理能力 。 课 上的时间分 给学生 并不 意味着 浪费 时 间 ， 知识 没传播 到位 ， 反 而这种 主 动会加深学生 自己的 印象和提高学 生的能 力。 以上说 的是课 上 的交 流方式 ， 那 么课下 的交流可 以用作业 来检 验 ， 那么作业 的布置也 体现 了一 个老师 教学 工作 的水平 。我 们使用 的这 本教 材是 石铁 钧 的 《 高分 子流变学基础》 『 】 １ ，教材 中每一章节就 没有复 习
Sn～Bi二组分体系相图的教学体会
２２．２３．
［６】沈 王庆 ，覃 松 ，陈 功 ．二 组分 相 图制作 研 究［Ｊ】．内江 师范学 院 学报 ，２０ｌ １， ２６（２）： ８８－９０． ［７］ｔ虹 ，黄 晓敏 ．二组 分金属 相 图 的计算 机绘 制 ［ＪＪ．实 验科 学 与技 术，２００８， ６（６）： ５３－５４．
（本 文 文献格 式 ：芦天 亮 ，周 利鹏 ，杨 晓梅 ．ｓｎ～Ｂｉ二组 分体 系相 图 的教 学体 会 ［Ｊ］．广东 化工 ，２０１８，４５（１１）：２７０—２７１）
重要 的 应用 ，一 般 采用 热分析 方法 测 定［ 】， 即利 用步 冷 曲线 的形 状来 决定 相 图的相 界 。对 于 Ｓｎ￣Ｂｉ二 组分 相 图实 验 ，我们 通过 采
取一 定 的措施 ，有效地 提高 了实验 的精 度 ，增加 了实 验 的重复性 ， 降低 了实验 的成本 ，最 大程 度地 降低 了实验 对 人和环 境 的危害 ， 实现 物理 化学 实验 的绿 色化 。
聚合物材料的相行为与相图研究
聚合物材料的相行为与相图研究聚合物材料在我们的日常生活和工业生产中扮演着极其重要的角色，从塑料制品到橡胶制品，从纤维材料到涂料，聚合物无处不在。
而理解聚合物材料的相行为和相图对于优化其性能、设计新型材料以及控制加工过程都具有至关重要的意义。
相行为指的是物质在不同条件下（如温度、压力、组成等）所呈现出的不同相态以及它们之间的转变过程。
对于聚合物材料来说，其相行为十分复杂，这主要是由于聚合物分子的长链结构和高分子量所导致的。
聚合物的相态可以大致分为晶态、非晶态（玻璃态和橡胶态）以及液晶态等。
晶态聚合物具有规则的分子排列，呈现出一定的结晶度。
其结晶过程受到分子链结构、分子量、冷却速率等多种因素的影响。
例如，具有规整结构的聚合物更容易结晶，而分子量较大的聚合物则结晶较为困难。
非晶态聚合物则没有明显的分子有序排列。
玻璃态是非晶态聚合物在低温下的一种状态，分子链的运动被冻结，材料表现出刚性和脆性。
随着温度升高，非晶态聚合物会转变为橡胶态，分子链具有一定的运动能力，材料表现出弹性。
液晶态是聚合物材料中较为特殊的一种相态，其分子在一定条件下具有部分有序排列，同时又能像液体一样流动。
液晶聚合物具有独特的光学和电学性能，在显示技术等领域有着广泛的应用。
相图则是描述物质在不同条件下相态变化的图形。
对于聚合物材料，常见的相图有温度组成相图和压力组成相图等。
通过相图，我们可以直观地了解聚合物在不同条件下的相态转变规律，从而为材料的设计和加工提供指导。
以二元聚合物共混体系为例，其相图通常呈现出多个区域，包括均相区和非均相区。
在均相区内，两种聚合物能够完全互溶，形成均匀的混合物。
而在非均相区内，会出现相分离现象，形成不同的相结构。
相分离的机制可以是成核生长机制或旋节线分解机制。
成核生长机制中，首先会形成一些微小的核，然后这些核逐渐长大。
这种机制通常在相分离驱动力较小的情况下发生。
而旋节线分解机制则是在相分离驱动力较大时发生，体系会自发地形成周期性的浓度波动，迅速导致相分离。
二元合金与相图教学目的及要求通过本章学习使学生掌握
第三章二元合金与相图教学目的及要求通过本章学习，使学生掌握固态合金的相结构相图，了解几种最基本的二元相图，理解合金相图与合金性能之间的相互关系。
主要内容1．二元相图及合金的结晶过程2．合金相图与合金性能之间的关系学时安排讲课3学时。
教学重点1．合金的相结构2．几种最基本的二元相图的特征3．二元合金的结晶教学难点1．合金的相结构2．二元相图及合金的结晶教学过程第一节固态合金的相结构一、基本概念1．合金。
两种或两种以上的金属元素或金属元素与非金属元素组成的具有金属特性的物质称为合金。
合金具有比纯金属高得多的强度、硬度、耐磨性等机械性能，是工程上使用得最多的金属材料。
2．相：指系统中具有同一聚集状态、同一物理化学成分、同一结构并以界面相互隔开的均匀组成部分。
二、合金的相结构两大类：固溶体和金属化合物。
1．固溶体定义：就是固体溶液，是溶质原子溶入溶剂中所形成的晶体，并保持溶剂元素的晶体结构。
结构：同溶剂的晶格结构。
分类：置换固溶体和间隙固溶体（1）置换固溶体：溶质原子和溶剂原子尺寸相差较小，形成固溶体时溶质原子替换了溶剂晶格中的一部分原子，就形成了置换固溶体。
例如：Fe与Mn、Si 、Al 、Cr 、Ti 、Nb 等形成置换固溶体。
（2）间隙固溶体：溶质原子和溶剂原子直径相差较大，溶质原子处于溶剂晶体结构的间隙位置上，则形成间隙固溶体。
例如：Fe 与C、N 、O 、H 形成间隙固溶体。
固溶体的性能：与基体金属相比，强度硬度增加，塑性韧性降低，电阻、矫顽力增加。
固溶强化：通过溶入某种合金元素形成固溶体而使材料强度增加的现象称为固溶强化。
强化材料的方法之一。
2．金属化合物定义：合金组元间相互作用所形成的一种晶格类型及性能均不同于任一组元的合金固相。
分类：分为正常价化合物、电子化合物和间隙化合物三大类型。
对合金性能的影响：金属化合物具有较高的熔点、较高的硬度和较大的脆性，是合金中的强化相。
它的出现可提高合金的强度、硬度和耐磨性，但降低塑韧性。
剪切场下二元高聚物共混物的相行为研究
剪切场下二元高聚物共混物的相行为研究以往，绝大多数针对高聚物相容性的研究都是集中在静态的、经典的热力学范畴内。
众所周知，在加工过程中，高聚物不可避免地要受到应变和相应的应力。
此时，高聚物共混物的相结构不仅与热力学因素有关以外，动力学因素以及机械力学原因(例如流体力学)的影响将会十分显著，静态平衡条件下多组分聚合物相行为研究中总结所得的规律通常不再适用。
所以，剪切流动过程对高聚物相结构影响的研究已成为多组分高聚物体系加工领域的重要发展方向，是实现有目的地成型加工设计、充分发挥材料应用的潜在物理性能的必要条件，也是发展新的成型方法和理论的重要基础之一。
本论文首先以扩展不可逆热力学和“二流体模型”为基础建立了一个首次综合考虑了热力学和流体力学因素的剪切场下高聚物共混体系相行为的模型。
随后在参考国内外关于聚合物共混物相行为研究工作进展情况的基础上，以本研究小组原有的光散射系统为原型机，自主设计并建立一套可用于研究剪切场中高聚物共混体系相行为及相应的流变行为的激光散射流变仪。
该仪器相对于原有设备最大的改进在于可以将微观形态变化和宏观流变响应对应起来，从而为研究结构与性能之间的实时对应关系提供了可能。
之后，本文以该仪器和光学显微镜为实验手段，以聚苯乙烯/聚乙烯基甲醚(PS/PVME)为对象体系详细地研究了二元高聚物共混物在简单剪切场和振动剪切场下的热力学、动力学相行为以及流变行为，并将上述理论模型的结论运用于对实验结果的定性预测和解释工作中。
本文的主要研究工作和结论如下： 1、为实施剪切场下高聚物共混体系相行为的实验研究，本文自主研制了一套可用于研究高分子聚集态结构及其宏观应力响应的激光散射流变仪。
和以往四川大学博士学位论文的类似设备相比，本设备明显的优势:(1)、可以同时观测微观形态变化(通过光散射)以及宏观流变响应(通过流变仪)，从而有利于建立材料结构同性能之间的重要关系;(2)、本仪器采用集散式控制方式，继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一、人一机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既在管理、操作和显示三方面集中，又在功能、负荷和危险性三方面分散;(3)、剪切单元具有可编程特性，可以通过二次编程实现多种方式的剪切模式，从而为研究剪切场下的聚集态结构提供了更多的方式;(4)、具有良好的可扩充性，可以通过更换组件来扩大该仪器的适用范围:(5)、考虑了激光光源的稳频性，选用了具有一定偏振度的激光，并且光路中各光学零件作用明确;(6)、采用程序控温，温度控制精度高等等。
相图的学习感悟
相图的学习感悟相图中拉出来的路径有时会演变成成句、段落、篇章，它们被主题所引领，被结构所规划，并以话语塑造成一个完整的故事，向观者传递着主旨的理念和真知灼见。
思维的运用时而直观、时而隐喻，创作者选择性地将场景拉长或缩短，让让故事在关键点发生戏剧化改变，在每一个转折点完成情节发展，最终营造出一件充满灵魂的作品。
相图在叙事和表现上是完全独立的。
其中可以包含许多自由发挥的空间，可以看作是一种语言的发展，无论是笔触的流畅性、空间的对称性还是色彩的对比性，都能为文学作品增添深厚的底蕴。
在认知的过程中，我们把相图中的符号、轴心等元素转化成客观的文本，通过文字和图像等形式，加深我们对相图的理解。
相图的内容涉及许多领域，它是一个真实世界空间中可以建模和探究的知识体系，可以被用来研究认知、概念、理论等。
从概念角度讲，相图表达了一种思维逻辑，把过程或结构的关系表现出来，从而提供丰富的信息，有助于培养知识的把握能力，加强理论积累与创新力。
它也可以推动思维的创新，加深对综合性的理解能力，发挥锻炼思维的重要作用。
此外，学习相图有助于提升认知能力和创造力，可以提高临场反应能力，使学生学习时能较快地运用知识进行逻辑推理，增强解决问题的能力。
从学习感悟来看，相图的学习不仅可以帮助学生理解有关知识，提升思维的能力，还可以让学生更加了解自身，通过对知识的掌握去获得心智的成长。
因此，学习相图无疑是一项重要的学习任务。
在《相图学习感悟》中，我们可以观察到相图的重要性以及学习它的好处。
学习知识需要认知能力，而相图可以让学习者做到。
相图是一种表达思想的可能性，它可以帮助我们拓宽认知，在思维过程中更好地发掘问题的关系，更深入地理解概念。
最后，在学习的过程中，我们也可以更好地识别知识的依赖关系，有助于提高综合运用的能力，从而更好地把握知识，达到更好的学习效果。
二元共混聚合物相图的教学思考与体会
二元共混聚合物相图的教学思考与体会
廖博;刘清泉
【期刊名称】《科教导刊》
【年(卷),期】2018(000)020
【摘要】二元共混聚合物相图是高分子的多组分体系中比较难懂和难讲的一个知识点.笔者根据自己多年来执教高分子物理的教学经验,总结了关于二元共混聚合物相图的教学心得和体会.
【总页数】2页(P109-110)
【作者】廖博;刘清泉
【作者单位】湖南科技大学材料科学与工程学院湖南·湘潭 411201;湖南科技大学材料科学与工程学院湖南·湘潭 411201
【正文语种】中文
【中图分类】G424
【相关文献】
1.利用超临界CO2调控聚合物二元共混物的相形貌及力学性能 [J], 闫海阔;郑晓平;王璠;包锦标;王市伟
2.二元共混聚合物的热诱导周期性相分离 [J], 孙喆;宋海华
3.聚合物共混物的相图 [J], 孟宪德;陈克强
4.聚合物二元共混物拉伸强度混合规则的改进模型 [J], 刘国栋;杨丽庭;王广德;李燕芳;高俊刚
5.二元双马来酰亚胺共混聚合物的结构与热性能研究 [J], 仇武林;靳松;杨绪杰;陆路德;汪信
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二元相图教案(DOC)
理论课教案教师活动内容学生活动内容时间∵W1 ·ac= W2·bc a 支点c b （成分点）∴W1W2=bcacW1W2两组元在液态无限互溶，在固态也无限互溶，冷却时发生匀晶反应的合金系，称为匀晶系并构成匀晶相图。
例如NiCu-、CrFe-、AgAu-合金相图等。
现以NiCu-合金相图为例，对匀晶相图及其合金的结晶过程进行分析。
匀晶相图1）相图分析NiCu-相图（见图2.3）为典型的匀晶相图。
图中acb线为液相线，该线以上合金处于液相；adb线为固相线，该线以下合金处于固相。
液相线和固相线表示合金系在平衡状态下冷却时结晶的始点和终点以及加热时熔化的终点和始点。
L为液相，是Cu和Ni形成的液溶体；α为固相，是Cu和Ni组成的无限固溶体。
图中有两个单相区：液相线以上的L相区和固相线以下的α相区。
图中还有一个两相区：液相线和固相线之间的L+α相区。
2）合金的结晶过程图2.6 匀晶合金的结晶过程以b点成分的NiCu-合金(Ni含量为b％)为例分析结晶过程。
该合金的冷却曲线和结晶过程如图2.6所示。
首先利用相图画出该成分合金的冷却曲线，在1点温度以上，合金为液相L。
缓慢冷却至l-2温度之间时，合金发生匀晶反应，从液相中逐渐结晶出α固溶体。
2点温度以下，合金全部结晶为α固溶体。
其它成分合金的结晶过程也完全类似。
3）匀晶结晶的特点⑴与纯金属一样，固溶体从液相中结晶出来的过程中，也包括有生核与长大两个过程，且固溶体更趋于呈树枝状长大。
⑵固溶体结晶在一个温度区间内进行，即为一个变温结晶过程。
⑶在两相区内，温度一定时，两相的成分（即Ni含量）是确定的。
确定相成分的方法见2.1.4。
⑷两相区内，温度一定时，两相的相对质量是一定的，且符合结合图形详细讲解学生认真听讲指导学生看书认真听讲10分15分教 师 活 动 内 容学生活动内容 时间杠杆定律。
⑸固溶体结晶时成分是变化的（L 相沿1a →2a 变化，α相沿1c →2c 变化），缓慢冷却时由于原子的扩散充分进行，形成的是成分均匀的固溶体。
相平衡与相图的教学体会
相平衡与相图的教学体会中国地质大学(北京) 邓雁希Ξ 摘 要:相平衡与相图是无机材料物理化学中非常重要的一部分内容,本文介绍了作者在该内容的教学实践中,不断进行教学内容和教学方法改革探索,激发学生学习的主动性,重视学生能力培养的体会。
关键词:相平衡与相图 教学体会 相图,也叫平衡图、组成图或状态图,是处于平衡状态下系统的组分、物相和外界条件相互关系的几何描述。
相图在许多科学技术领域已成为解决实际问题不可缺少的工具,例如在化学、化工、矿物、地质和物理等领域中的应用十分广泛。
在材料领域也十分重要,例如,几种化合物混合在一起能合成出什么(即往什么方向进行)?最后能得到多少预计的相组成(即限度)?这是材料制备过程中人们迫切关心的问题,而相图能有效和方便地解决这类问题。
因此,相图对于材料科学工作者的作用如同地图对于旅行者那样重要,相图与相平衡的研究就成为解决新材料研制的重要课题。
但是,教学实践表明,学好相图是很难的,尤其是多元平衡相图大多数具有非常复杂的空间结构,需要学生具有较强的空间想象力,有的学生从刚开始就没能理解其真谛,结果随着学习相图种类的增加和复杂,其学习难度也随之增大。
因此,如何使学生能够更多地了解和认识多元系统相平衡与相图的基本理论和规律,掌握分析和阅读实际复杂三元相图的方法和技巧,会用相图基本原理分析单元、二元、三元系统专业相图的相变化规律,了解其实际应用,是教师在授课过程中必须解决的问题。
在教学的过程中,笔者有如下的思考和体会。
一、激发学生对学习相图的兴趣兴趣是最好的老师,人只有对某一学问或者课程有了浓厚的兴趣,才会有学习的动力和毅力,学习效率才会高,所掌握的知识才能牢固,才可能会应用知识。
一个人的能力发展也是与兴趣密切相关的,任何行业的成功者,都是以兴趣为基础的。
诺贝尔还在童年时代就受父亲的影响,对实验产生了浓厚的兴趣。
这对他后来成为伟大的科学家产生了很大的影响。
因此,在相图教学过程中,教师有责任培养学生对于相图学习的兴趣,让学生学会学习,培养他们的学习能力、学习方法、学习欲望和学习动力。
第四章 二元合金相图及应用
P% =
室温下：
P% = 0 .6 − 0 .0008 × 100 % = 77 .9 % 0 .77 − 0 .0008
2点以下： 组织：α初晶+（α+β）共晶 室温：α初晶→αf +βⅡ—次生相析出； 室温组织：αf+βⅡ+（α+β）共晶
Ⅲ.端部固溶体合金：
wSn≤c点或≥d点的合金。 0~1点：L； 1~2点：L+α； 2~3点：α； 室温组织：αf +βⅡ
4G wα = × 100% FG F4 wⅡ = × 100% FG
简化相图上两条重要的水平线：
ECF—共晶转变线：LC←→AE+Fe3C； （LC —莱氏体）
PSK（A1）—共析转变线：AS←→FP+Fe3C； （P—珠光体）
三条重要的特性曲线：ES线、GS线、PQ线； ES线（Acm线）：二次渗碳体（Fe3CⅡ）开始析出线； GS线（A3线）：铁素体F开始析出线；或F溶入A的终了线； PQ线：碳在铁素体中的溶解度曲线。三次渗碳体（Fe3CⅢ）开始 析出线。
β+γ
γ e ⇔ (αc + βd )
α
一定成分的固相分解为另外 两个一定成分的固相的转变过 程称为共析转变。 共析转变形成的转变产物称 为共析组织。共析组织主要有 片状和粒状。 共析组织远比共晶组织细小 而弥散。
4.1.3相图与合金性能的关系
合金的性能取决于它的组织，而合金 的某些工艺性能（如铸造性能）又与其 结晶特点有关。相图不仅表明了合金成 分与平衡组织之间的关系，而且可以反 映合金结晶的特点。因此通过相图一定 程度上能找出合金的成分与性能的关系， 并能大致判断合金的性能，这可以作为 配制合金、选用材料和制定工艺时的重 要参考。
二元共晶相图教学
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6编辑1.9课件19 1002
3 非平衡凝固及其组织 （伪共晶和离异共晶）
线等。
3）区：3个单相区；编3辑个课件两相区；1个三相区。
2.共晶转变分析
共晶反应线
表示从M点到N点
范围的合金，在
T,C
该温度上都要发
L
L+
L+
M E N
生不同程度上的 共晶反应。
+
共晶点 表示E点成分的合
无论Pb 从何处开始,
Sn 金冷却到此温度
+ 体系点达到L共E晶线M N
上发生完全的共 晶转变。
(2)X1合金结晶过程分析（ 2％< Wsn<1％L）
T,C
T,C
1
L
2
L
L+
L
L+
L+
183 M
E
N
3 +
{
当P温b 度f降X至143点以下，呈过饱和状态g的Sn相中冷 将+不却断曲Ⅱ析线出富t SnⅡ
的 相，这种析出过程称为脱溶过程，析出相称为次生相或二
次相，用II 表示，以区别于编由辑液课件相中直接凝固出的初生 相
液相组成达到E点
编辑课件
共晶反应要点
• 共晶转变在恒温下进行。 • 转变结果是从一种液相中结晶出两个不同的固相。 • 存在一个确定的共晶点。在该点凝固温度最低。 • 成分在共晶线范围的合金都要经历共晶转变。
二元凝聚物系相图
实验四二元凝聚物系相图一、实验目的1、了解热分析的测量技术。
2、掌握热分析法绘制Pb-Sn合金相图的方法。
二、实验原理物质在不同的温度、压力和组成下，可以处于不同的状态。
研究多相平衡体系的状态如何随温度、压力、浓度而变化，并用几何图形表示出来，这种图形称为相图。
二组分体系的相图分为气-液体系和固-液体系两大类，本实验为后者也称凝聚体系，它受压力影响很小，其相图常用温度组成的平面图表示。
热分析法（步冷曲线法）是绘制相图的常用方法之一。
这种方法是通过观察体系在冷却（或加热）时温度随时间的变化关系，来判断有无相变的发生。
通常的做法是先将体系全部熔化，然后让其在一定环境中自行冷却；并每隔一定的时间（例如半分钟或一分钟）记录一次温度。
以温度（T）为纵坐标，时间（t）为横坐标，画出步冷曲线T-t图。
图4-1是二组分金属体系的一种常见类型的步冷曲线。
当体系均匀冷却时，如果体系不发生相变，则体系的温度随时间的变化将是均匀的，冷却也较快（如图中ab线段）。
若在冷却过程中发生了相变，由于在相变过程中伴随着热效应，所以体系温度随时间的变化速度将发生改变，体系的冷却速度减慢，步冷曲线就出现转折即拐点（如图中b点所示）。
当熔液继续冷却到某一点时（例如图中c点），由于此时熔液的组成已达到最低共熔混合物的组成，故有最低共熔混合物析出，在最低共熔混合物完全凝固以前，体系温度保持不变，因此步冷曲线出现水平线段即平台（如图中cd段）。
当熔液完全凝固后，温度才迅速下降（见图中de线段）。
由此可知，对组成一定的二组分低共熔混合物体系，可以根据步冷曲线，判断固体析出时的温度和最低共熔点的温度。
然后用温度作纵坐标，组成作横坐标绘制相图T-C图(见图4－2)。
本实验是利用“热分析法”测定一系列不同组成Pb-Sn混合物的步冷曲线，从而绘制出其二组分体系的金属相图。
聚合反应工程课程教学实践体会
鉴于聚合反应工程课程的特殊性，在具体的教 学实践过程中，要始终体现该课程多学科交叉的特 点，引导学生用学过的知识来分析和解决聚合反应 工程中的具体问题。化工原理的流体力学、传热、 传质是解决反应器三传的基本理论基础，高分子化 学中的聚合反应机理多样，说明在聚合过程中，除 要考虑转化率外，还要考虑聚合度及其分布、共聚 物组成及其分布和序列分布、聚合物结构，以致聚 合物性能等问题［1］。有意识地将涉及到的学科内 容和聚合反应工程有机地联系起来，提出问题，激 发学生的学习兴趣，启发学生进行探索性思考，对 反应过程中的某些现象进行简单分析，从而提高学 生分析问题和解决问题的能力。
二、理 论 联 系 实 际，注 重 科 研 生 产 案 例教学
聚合反应工程是一门理论性和实践性相结合
收稿日期： 2012-04-08 作者简介： 崔维怡（ 1977-） ，女，吉林白山人，吉林化工学院讲师，硕士，主要从事高分子材料教学方面的研究。
第8 期
崔维怡： 聚合反应工程课程教学实践体会
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的课程，其研究的对象是各种类型的聚合反应器， 而且这些聚合反应器直接面向工业生产。如果在 教学过程中，一味地介绍概念、模型、理论推导，会 让学生感 觉 空 洞、索 然 无 味、失 去 学 习 兴 趣。 因 此，在理论教学过程中可以联系实际生产过程，结 合生产实例教学，对于一些典型的聚合反应生产 过程，通过分析其反应器的类型，操作条件、操作 方式等，将理论和实际生产相联系，教给学生获取 知识的方法和应用知识的能力，了解在生产过程 中涉及到的一些理论知识，才能丰富理论，提高学 生的求知兴趣。
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任 教高分子物理这 门课程 的新教师 。
元共 混聚合物是广义 的高分子溶液，引导和启发学生去尝试写
１重 点 与 难 点 的 分 析
出 二 元共 混 聚 合 物 的 自由 能 公 式 。 其 实 只 要 将 高 分 子 溶 液 的
笔者认 为，讲授好这章 内容 ，教师首先要清 楚本 章的难 点 自由能公式中的溶剂替换成高分子 ，就可 以得Ｎ－元共混聚合
共 混 聚合 物 的相 图 、二 元共 混 聚合 物 的相 分 离 机 理 、织 态 织 构 成 了三个相 区，即均相 区、两相共存区和不稳 区。因此 ，教师讲
等 。这 章内容虽然不是高分子物理这 门课程中的重点，知识点 授时的重点就应落在两相共存线 、亚稳极 限线和三个相 区的讲
也不 多，却是学生比较难理解 ，教师不好讲授 的内容 。这章 内 述 。如果 在 教 学 过 程 能 够 将 两 相 共 存 线 、亚 稳 极 限 和 三 个 相 区
结 构 和 物 理 性 能 的影 响 。笔 者对 这 点欠 缺 反 复 思考 ，如 何 才 能 的 高 分子 溶 液 ，与 高 分 子 溶 液 一样 ，同样 存 在 相 容 性 问题 ，亦 同
将这章内容讲述地系统而详尽 ，让学生学习起来 易于理解和接 样 有 ＵＣＳＴ型 和 ＬＣＳＴ 型 。
高分子物理中有一章讲述 的是多组分体系，该章 内容主要 接地告诉学生二元相 图分为三个相 区，而是要让学生明 白为什
包括高分子共混物的相容性、高分子嵌段共 聚物熔体与嵌段共 么会分成三个相 区，即讲清楚二元共混聚合物相图的是如何获
聚物 溶液 等 。其 中 ，高 分 子 共 混 物 的 相 容 性 主要 讲 述 的是 二 元 得 。 二 元共 混 聚 合物 的相 图是 被 两 相 共 存 线 和 亚 稳 极 限线 分
分子物理的教 学经验 ，总结 了关于二 元共 混聚合物相 图的教 学心得和体会。
关键 词 高分 子物理 二元共混聚合物 相 图
中图分类号 ：Ｇ４２４
文献标识码 ：Ａ
ＤＯＩ：１０．１６４００／ｊ．ｃｎｋｉ．ｋｊｄｋｚ．２０１８．０７．０５２
Ｔｈｅ Ｔｅａｃｈｉｎｇ Ｔｈｉｎｋｉｎｇ ａｎｄ Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｏｆ
相 图的编写 ，编者 的本意是为 了简单 易懂 ，寥寥数语就将二元
教师既然 明白了此 内容 的教学重点与难点 ，那么 自然心中
共 混 聚 合 物 的 相 图 引 出 。然 而 ，由于 教 材 引 出二 元 共 混 聚 合 物 有 数 ，就应 该 注 意 哪 些 地 方 应 该 讲 透 或 着 重讲 解 。笔 者 在讲 解 相图时过于简单 ，并没有交代清楚为什么所有极小值 点的连线 二 元 共 混 聚 合 物 的 相 图 时 ，常 按 以下 几 步逐 步讲 解 ，采 用 以下
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｐｈａｓｅ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆｂｉｎａｒｙ ｐｏｌｙｂｌｅｎｄ ｉｓ ａ ｄｉｆｉ ｃｕｌｔ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ｐｏｉｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｐｏｌｙｍｅｒ ｍｕ１ｔｉｃＯｍｐｏｎｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍｓ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ＇ｓ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｏｆ ｐｏｌｙｍｅｒ ｐｈｙｓｉｃｓ ｆｏｒ ｍａｎｙ ｙｅａｒｓ，ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒｓ ｓｕｍｍａｒ ｉｚｅｄ ｔｈｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｏｆ Ｐｈａｓｅ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆｂｉｎａｒｙ ｐｏｌｙｂｌｅｎｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｈｙｓｉｃｓ；Ｂｉｎａｒｙ Ｐｏｌｙｂｌｅｎｄ；ｐｈａｓｅ ｄｉａｇｒａｍ
为两相共存线 ，以及所有拐点为亚稳极限线，导致读者学习二 一 些 讲 授 手 段 。
元 共 混 聚合 物 的相 图 时 只 能机 械 的 记住 它 的三 个 相 区 ，而 不 是
第 一 步 ：二 元共 混 聚合 物 相 容 性 问题 的 引 出 。参 照 教 材
理 解 。因此 ，最 后致 使 读 者 难 以理 解 分 相 过 程 对 共 混 物 的 形 态 引 出 高分 子 共 混 物 的概 念 ，并 强 调高 分 子 共 混物 是 一 种 广 义 上
课 程 教 学
Ｃｕｒｒｉｃｕｌｕｍ Ｔｅａｃｈｉｎｇ
二元共混聚合物相 图的教 学思考 与体会
廖 博 刘清泉
（湖南科技大学材料科 学与工程 学院 湖南 ·湘潭 ４１１２０１）
摘 要 二元共混聚合 物相 图是 高分 子的多组分体 系中比较难懂和难讲 的一个知识点 。笔者根据 自己多年来执教 高
容 中最难懂 的是第 一节 共混聚合物的相分离中相图的理解与 的物理意义线讲清楚，学生就基本能掌握和理解二元共混聚合
掌握 。笔者执教 高分子物理时所采用的教材是何曼君等 主编 、 物 的相 图。
复旦大学 出版社 出版的 《高分子物理》。对于二元共混聚合物
２二 元 共混 聚 合物 相 图 的讲 授 思 路 与 手 段
Ｐｈａｓｅ Ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ＢｉｎａｒｙＰｏｌｙｂｌｅｎｄ
ＬＩＡＯ Ｂｏ，ＬＩＵ Ｑｉｎｇｑｕａｎ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉａ ｎｇｔａｎ，Ｈｕｎａｎ４１１２０１）
受。笔者在十来年高分子物理的讲授 过程 中，讲解这章内容时
第 二 步 ：引导 学 生 写 出二 元共 混 聚合 物 的 自由能 公 式 。前
经 常思考推敲，尤其是二元共 混聚合物相图的讲解积累了一些 面章节中已经 学习了高分子溶液 的自由能公式 ，在这里 ，可 以
自己 的 教 学 经验 ，得 出 了一 些 心 得和 体 会 ，在 这 里 分 享给 可 能 要 求 学 生 回 忆 高 分 子 溶 溶 的 自 由能 公 式 并 写 出 。提 醒 学 生 二
和重 点，才 能做到难 点讲透 、重点突 出；教师授课时思路清晰 ， 物 的 自由 能公 式 。