物理化学胡英第四版配套课件第4章相平衡1

f123 NiTi
Ni-Ti-C体系900oC等温截面
Ni50Ti40C10合金900oC 退火288小时后的显微组织
引言
Ti-Al 二元系相图
两相平衡
三相平衡
t / ℃ 水或冰的 饱和蒸 汽压/Pa 平衡压力 平衡压力
/MPa
/Pa
水气
冰气
冰水 冰水气
-20
103.4
199.6
-15 (190.5)
北京：冶金工业出版社，1983. E.M.Levin, et al., “Phase Diagram for
Ceramists”, Vol. 1 - Vol.5, American Ceramics Society, Columbus, Ohio, 1964.
引言 应用举例
与微结构紧密相关
TiC
Ni3Ti
165.2
161.1
-10 285.8
源自文库295.4
115.0
-5 421.0 0.01 611.0
410.3 611.0
61.8 6 11 .0 10 -6
611.0
20 2337.8
60 19920.5
99.65 100000
100 101325
374.2 22119247
4.1 单组分的平衡相图
G. Pezow, G.Enfferberg, “Ternary Alloys”, Vol. 1-Vol.8, VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim, FGR, 1988-1993.
Phase Diagram Handbooks
何纯孝，周月华，王文娜，“贵金属合金相图”，
平衡压力 /MPa 冰水 199.6 161.1 115.0 61.8
6 11 .0 10 -6
三三相相平平衡衡
平衡压力 /Pa
冰水气
611.0
H2O的平衡相图
理解H2O单元系相图
读图要点： ① 读懂点、线、区的含义； ② 计算相区自由度数；
③ 描述系统状态变化情况； ④ 明确三相点(triple point)与冰点 (freezing point)的区别。
相律应用 相图类型讲解（教材p19-22） 两相平衡规律（教材p98-100）
单组分的平衡相图 相律应用
dT
T
V fus
m
dp
H fus
m
因为 f ≥0， ≥1，所以 3≥ G≥m1Gm
GmGm＝1，f＝2， 双变量 三个单相区
GmGm＝ 2，f＝1， 单变量 三条两相平衡线
GmGm＝ 3，f＝0， 无变量 一个三相点
相图（phase diagram） 表达多相系统的状态如何
随温度、压力、组成等强度性质变化而变化的图形，
称为相图。
材料工作者的地图
引言
按组分数划分
单组分系统 二组分系统
三组分系统 完全互溶系统
相图的 分类
按组分间相互溶解情况划分
部分互溶系统 完全不互溶系统
按性质-组成划分
蒸气压 组成图
沸点 组成图 熔点 组成图 温温度度-溶溶解解度度图图 ……
H2O的平衡相图
A
C
221
液 固
P / 10 5 Pa
气
0.00611
C'
O
B
0.01 t/℃
374.2
OC’：CO的延长线， 是过冷水和水蒸气的介 稳平衡线。过冷水处于 不稳定状态，一旦有凝 聚中心出现，就立即全 部变成冰。
O点：三相点（triple point），气-液-固三 相共存。
H2O的平衡相图 两相平衡
引言
相律(phase rule)是各种相平衡系统所遵守的共同规 律，体现出各种相平衡系统所具有的共性。
相图的绘制: 以实验数据为依据，以相律为指导。
History
1876 phase rule (Gibbs)
1900 construction of Fe-C phase diagram (H.W.Bakhius.Roozeboom)
Phase Diagram Handbooks
M. Hansen, “Constitution of Binary Alloys”, 2rd Edition, New York: MaGrawHill Inc., 1966.
T.B. Massalski, “Handbook of Binary Alloys Phase Diagram”, ASM International, Materials Park, OH, 1990.
1901-1925 heterogeneous equilibria (G. Tammann)
1930- X-ray diffraction method introduced in crystal structure analysis
……
1970- Calculation of Phase Diagram
H2O单元系的两相平衡线
A 221
液 固
C OA：液-固两相平衡线
OB：气-固两相平衡线， 即冰的升华曲线
P / 10 5 Pa
p
q气
0.00611 w
C'
O
B
OC 是气-液两相平衡线， 即水的蒸气压曲线。临界 点C:气-液界面消失。高于 临界温度，不能用加压的 方法使气体液化
0.01 t/℃
374.2 于渌，郝柏林，相变和临界现 象，北京：科学出版社，1984.
H2O 相平衡数据
两两相相平平衡衡
t / ℃ 水或冰的 饱和蒸 汽压/Pa
-20 -15 -10 -5 0.01 20 60 99.65 100 374.2
水气
(190.5) 285.8 421.0 611.0 2337.8 19920.5 100000 101325 22119247
冰气 103.4 165.2 295.4 410.3 611.0
物理化学胡英第四版配套课件第4章相平衡1
第4章 相平衡
(Phase Equilibrium)
本章主要内容
相平衡规律
相图
相平衡热力学和计算
单组分系统的平衡相图 两组分系统的气液平衡相图 两组分系统的气液液平衡相图 两组分系统的液固平衡相图
稀溶液的依数性 高级相变
引言
相平衡是热力学在化学领域中的重要应用之一.
三相平衡
过冷现象 t / ℃
水 或 冰 的 饱 和 蒸 汽 压 /Pa 水 气Liqui冰d 气
平衡压力
/MPa 冰水
平衡压力
/Pa 冰水气
-20
103.4
-15 (190.5) 165.2
0-1o0 285.8
295.4
199.6 Liquid & solid