实验三 三组分系统相图 ppt课件
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三元系统相图
第五节
三元系统相图
一、三元系统相图概述
三元凝聚系统相律： F＝C－P＋1＝4－P
1、三元系统组成表示方法
——浓度（组成）三角形 应用： 1）已知点 的位置， 确定其组成； 2）已知组成，确定 点的位置；
双线法：
2、浓度三角形规则
（1）等含量规则 等含量规则：平行于浓度 三角形一边的直线上的各点， 其第三组分的含量不变，即： MN线上C％相等。
在在mn外mpn二三元系统相图基本类型一具有一个低共熔点的简单三元系统相图二生成一个一致熔融二元化合物的三元系统相图三具有一个一致熔融三元化合物的三元系统相图四生成一个不一致熔融二元化合物的三元系统相图五具有一个不一致熔融三元化合物的三元系统相图六生成一个固相分解的二元化合物的三元系统相图七具有多晶转变的三元系统相图八形成一个二元连续固溶体的三元系统相图九具有液相分层的三元系统相图一具有一个低共熔点的简单三元系统相图1立体相图2平面投影图投影图上温度表示法
T转 > Te3 、 T转 < Te2——多晶转变点P
T转 < Te2 、Te3——多晶转变点P1、P2
（八）形成一个二元连续固溶体的三元系统相图
（九）具有液相分层的三元系统相图
总结：
分析实际三元系统（复杂三元系统）相图的步骤
一、判断化合物的性质；
二、划分副三角形； 三、判断界线上温度变化——连（结）线规则； 四、判断界线性质——切线规则； 五、确定三元无变量点的性质——重心原理；
（三） 具有一个一致熔融三元化合物的三元系统相图
（四） 生成一个不一致熔融二元化合物的三元系统相图 1、相图组成
（1）不一致熔融化合物S不在自己的相区内； （2）化合物S性质的改变，导致CS连线、无变 量点P、界线的性质改变。 （a）CS连线 （b）无变量点：P点
三元系统相图
一、三元系统相图概述
三元凝聚系统相律： F＝C－P＋1＝4－P
1、三元系统组成表示方法
——浓度（组成）三角形 应用： 1）已知点 的位置， 确定其组成； 2）已知组成，确定 点的位置；
双线法：
2、浓度三角形规则
（1）等含量规则 等含量规则：平行于浓度 三角形一边的直线上的各点， 其第三组分的含量不变，即： MN线上C％相等。
在在mn外mpn二三元系统相图基本类型一具有一个低共熔点的简单三元系统相图二生成一个一致熔融二元化合物的三元系统相图三具有一个一致熔融三元化合物的三元系统相图四生成一个不一致熔融二元化合物的三元系统相图五具有一个不一致熔融三元化合物的三元系统相图六生成一个固相分解的二元化合物的三元系统相图七具有多晶转变的三元系统相图八形成一个二元连续固溶体的三元系统相图九具有液相分层的三元系统相图一具有一个低共熔点的简单三元系统相图1立体相图2平面投影图投影图上温度表示法
T转 > Te3 、 T转 < Te2——多晶转变点P
T转 < Te2 、Te3——多晶转变点P1、P2
（八）形成一个二元连续固溶体的三元系统相图
（九）具有液相分层的三元系统相图
总结：
分析实际三元系统（复杂三元系统）相图的步骤
一、判断化合物的性质；
二、划分副三角形； 三、判断界线上温度变化——连（结）线规则； 四、判断界线性质——切线规则； 五、确定三元无变量点的性质——重心原理；
（三） 具有一个一致熔融三元化合物的三元系统相图
（四） 生成一个不一致熔融二元化合物的三元系统相图 1、相图组成
（1）不一致熔融化合物S不在自己的相区内； （2）化合物S性质的改变，导致CS连线、无变 量点P、界线的性质改变。 （a）CS连线 （b）无变量点：P点
三元相图ppt
三元相图的分析技巧
相态的分析
确定三元相图的三个相态
根据三元相图中的三个区域，可以确定三元相图的三个相态，即液相、固相和气 相。
确定相态之间的转化
三元相图中不同相态之间的转化与成分和温度有关，可以根据相图中的成分和温 度范围确定不同相态之间的转化条件。
结晶过程的分析
分析结晶过程
三元相图中的结晶过程分析需要了解不同成分的溶液中结晶 过程的特点，以及结晶过程中成分的变化规律。
材料科学的基础研究
三元相图的研究也是材料科学基础研 究的重要组成部分。通过对三元相图 的深入研究，可以更好地理解物质的 本质和规律，为材料科学的其他领域 提供基础支撑。
THANKS
谢谢您的观看
新型材料的探索
研究者们通过实验探索新型材料的三元相图，以寻找具有更优性能的相变材料， 应用于能源、环保等领域。
理论研究进展
计算方法的改进
研究者们不断改进计算方法，以更准确地预测三元相图中的 相行为。
分子动力学模拟
利用分子动力学模拟技术，研究者们可以模拟真实材料的三 元相图，为理论预测提供更为准确的依据。
多晶型和同素异构体的存在
在某些三元体系中，可能存在多种晶型和同素异构体，这些不同结构的物质在物理和化学 性能上可能存在显著的差异，因此如何考虑这些差异对三元相图的影响也是一个重要的问 题。
三元相图未来研究方向的建议
加强实验研究
由于三元相图的复杂性，实验研究仍然是确定三元相图最准确的方法。因此，需要发展新的实验技术，提高实验的精度和效 率，同时需要建立更加完善的数据库和理论模型来描述和预测三元相图。
应用研究进展
能源储存与运输
研究者们正在研究如何利用三元相图优化能源储存与运输过程中的性能。例 如，优化相变材料在储存和运输过程中的热力学性质。
相态的分析
确定三元相图的三个相态
根据三元相图中的三个区域，可以确定三元相图的三个相态，即液相、固相和气 相。
确定相态之间的转化
三元相图中不同相态之间的转化与成分和温度有关，可以根据相图中的成分和温 度范围确定不同相态之间的转化条件。
结晶过程的分析
分析结晶过程
三元相图中的结晶过程分析需要了解不同成分的溶液中结晶 过程的特点，以及结晶过程中成分的变化规律。
材料科学的基础研究
三元相图的研究也是材料科学基础研 究的重要组成部分。通过对三元相图 的深入研究，可以更好地理解物质的 本质和规律，为材料科学的其他领域 提供基础支撑。
THANKS
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新型材料的探索
研究者们通过实验探索新型材料的三元相图，以寻找具有更优性能的相变材料， 应用于能源、环保等领域。
理论研究进展
计算方法的改进
研究者们不断改进计算方法，以更准确地预测三元相图中的 相行为。
分子动力学模拟
利用分子动力学模拟技术，研究者们可以模拟真实材料的三 元相图，为理论预测提供更为准确的依据。
多晶型和同素异构体的存在
在某些三元体系中，可能存在多种晶型和同素异构体，这些不同结构的物质在物理和化学 性能上可能存在显著的差异，因此如何考虑这些差异对三元相图的影响也是一个重要的问 题。
三元相图未来研究方向的建议
加强实验研究
由于三元相图的复杂性，实验研究仍然是确定三元相图最准确的方法。因此，需要发展新的实验技术，提高实验的精度和效 率，同时需要建立更加完善的数据库和理论模型来描述和预测三元相图。
应用研究进展
能源储存与运输
研究者们正在研究如何利用三元相图优化能源储存与运输过程中的性能。例 如，优化相变材料在储存和运输过程中的热力学性质。
三元相图分析 ppt课件
单相区与之点接 （水平截面与棱边的交点，表 示三个平衡相成分。）
相率相区的相数差1； 相区接触法则： 单相区/两相区曲线相接；
两相区/三相区直线相接。
三元相图分析 22
三元相图分析 23
合金结晶过程分析； （4）投影图 相组成物相对量计算（杠杆定律、重心定律）
组织组成物相对量计算（杠杆定律、重心定律）
三元相图分析 8
6.2.2 重心定律 在一定温度下，三元合金三相平衡时，合金的成分点为三
个平衡相的成分点组成的三角形的质量重心。（由相率可知， 此时系统有一个自由度，温度一定时，三个平衡相的成分是 确定的。）
平衡相含量的计算：所计算相的成分点、合金成分点和二 者连线的延长线与对边的交点组成一个杠杆。合金成分点为 支点。计算方法同杠杆定律。
三元相图分析 13
6.4 三元共晶相图
6.4.1 组元在固态互不溶，具有共晶转变的相图 1. 相图分析 点：熔点；二元共晶点；三元共晶点。
三元相图分析 14
面： 区：
液相面 固相面 两相共晶面 三相共晶面 两相区：3个 单相区：4个 三相区：4个 四相区：1个
三元相图分析 15
三元相图分析
❖ 投影图
三元相图分析
三元相图的主要特点 （1）是立体图形，主要由曲面构成； （2）可发生四相平衡转变； （3）一、二、三相区为一空间。
三元相图分析 3
6.1三元相图的成分表示法 6.1.1 浓度三角形（等边、等腰、直角三角形） （1）已知点确定成分； （2）已知成分确定点。
等边浓度三角形
三元相图分析 4
三元相图分析 28
6.6 具有化合物的三元相图及三元相图的简化分割
三元相图分析 29
❖ 6.7 三元合金相图应用举例 6.7.1
相率相区的相数差1； 相区接触法则： 单相区/两相区曲线相接；
两相区/三相区直线相接。
三元相图分析 22
三元相图分析 23
合金结晶过程分析； （4）投影图 相组成物相对量计算（杠杆定律、重心定律）
组织组成物相对量计算（杠杆定律、重心定律）
三元相图分析 8
6.2.2 重心定律 在一定温度下，三元合金三相平衡时，合金的成分点为三
个平衡相的成分点组成的三角形的质量重心。（由相率可知， 此时系统有一个自由度，温度一定时，三个平衡相的成分是 确定的。）
平衡相含量的计算：所计算相的成分点、合金成分点和二 者连线的延长线与对边的交点组成一个杠杆。合金成分点为 支点。计算方法同杠杆定律。
三元相图分析 13
6.4 三元共晶相图
6.4.1 组元在固态互不溶，具有共晶转变的相图 1. 相图分析 点：熔点；二元共晶点；三元共晶点。
三元相图分析 14
面： 区：
液相面 固相面 两相共晶面 三相共晶面 两相区：3个 单相区：4个 三相区：4个 四相区：1个
三元相图分析 15
三元相图分析
❖ 投影图
三元相图分析
三元相图的主要特点 （1）是立体图形，主要由曲面构成； （2）可发生四相平衡转变； （3）一、二、三相区为一空间。
三元相图分析 3
6.1三元相图的成分表示法 6.1.1 浓度三角形（等边、等腰、直角三角形） （1）已知点确定成分； （2）已知成分确定点。
等边浓度三角形
三元相图分析 4
三元相图分析 28
6.6 具有化合物的三元相图及三元相图的简化分割
三元相图分析 29
❖ 6.7 三元合金相图应用举例 6.7.1
三元相图ppt
智能化数据库
通过建立智能化数据库，可以实现对大量计算结果的自动分析和处理，从而更好地挖掘三 元相图中的信息。
06
其他相关三元相图的内容
三元合金的物理性质
液相线
三元合金在一定温度和压力下， 各相之间的混合物处于平衡状态 ，此时液态三元合金的最低共晶 成分的液相组成点连接形成的曲 线。
固相线
三元合金在一定温度和压力下， 各相之间的混合物处于平衡状态 ，此时固态三元合金的共晶成分 的固相组成点连接形成的曲线。
数据库管理系统
通过建立数据库管理系统，可以将三元相图计算结果进行分类、整理和归纳，方 便研究人员进行查询和使用。
三元相图的集成与智能化研究
多尺度模拟
利用多尺度模拟方法可以将微观结构和宏观性能联系起来，从而更好地研究三元相图。
机器学习
机器学习技术可以对三元相图计算结果进行分析、归纳和预测，从而为研究三元相图提供 了新的思路和方法。
优化合金组织
通过三元相图，可以预测合金在不同温度和成分下的组织，进而优化合金组织结 构，提高材料综合性能。
材料制备
优化制备工艺
三元相图可以预测不同制备工艺下的材料相变行为，为制备 工艺的优化提供依据。
新型材料制备
利用三元相图可以设计新型的高性能材料，并通过合适的制 备工艺制备得到所需的材料体系。
工业生产过程
三元相图
xx年xx月xx日
目录
• 三元相图简介 • 三元相图的基本理论 • 三元相图的主要分析方法 • 三元相图的具体应用 • 三元相图的发展趋势和前景 • 其他相关三元相图的内容
01
三元相图简介
定义和意义
定义
三元相图是一种图形表示，主要用于描述 三个变量或三种物质之间的相互关系。
通过建立智能化数据库，可以实现对大量计算结果的自动分析和处理，从而更好地挖掘三 元相图中的信息。
06
其他相关三元相图的内容
三元合金的物理性质
液相线
三元合金在一定温度和压力下， 各相之间的混合物处于平衡状态 ，此时液态三元合金的最低共晶 成分的液相组成点连接形成的曲 线。
固相线
三元合金在一定温度和压力下， 各相之间的混合物处于平衡状态 ，此时固态三元合金的共晶成分 的固相组成点连接形成的曲线。
数据库管理系统
通过建立数据库管理系统，可以将三元相图计算结果进行分类、整理和归纳，方 便研究人员进行查询和使用。
三元相图的集成与智能化研究
多尺度模拟
利用多尺度模拟方法可以将微观结构和宏观性能联系起来，从而更好地研究三元相图。
机器学习
机器学习技术可以对三元相图计算结果进行分析、归纳和预测，从而为研究三元相图提供 了新的思路和方法。
优化合金组织
通过三元相图，可以预测合金在不同温度和成分下的组织，进而优化合金组织结 构，提高材料综合性能。
材料制备
优化制备工艺
三元相图可以预测不同制备工艺下的材料相变行为，为制备 工艺的优化提供依据。
新型材料制备
利用三元相图可以设计新型的高性能材料，并通过合适的制 备工艺制备得到所需的材料体系。
工业生产过程
三元相图
xx年xx月xx日
目录
• 三元相图简介 • 三元相图的基本理论 • 三元相图的主要分析方法 • 三元相图的具体应用 • 三元相图的发展趋势和前景 • 其他相关三元相图的内容
01
三元相图简介
定义和意义
定义
三元相图是一种图形表示，主要用于描述 三个变量或三种物质之间的相互关系。
三组分相图
同样，还可以得到
n( ) xB ( β ) xB n xB ( β ) xB ( ) n( β ) xB xB ( ) n xB ( β ) xB ( ) (6.2.6a)
(6.2.6b)
二组分系统三相平衡的杠杆规则计算: 根据相律，A、B二组分系统成α，β，γ 三相平衡时，系统 的自由度数 F ＝ 2 – 3 ＋ 2 ＝ 1。在压力p恒定条件下，三相平 衡温度 T 和三个相的组成wB(α)、wB(β)、wB(γ)或 xB(α)、xB(β)、 xB(γ)均各为某恒定值。
例3：在一个密闭抽空的容器中有过量的固体 NH4Cl， 同时存在下列平衡：NH4Cl(s) = NH3(g) + HCl(g) 2HCl(g) = H2(g) + Cl2(g)， 求：此系统的 S、R、R´ 、C、P、F ？ 解： S = 5，R = 2 p(NH3) = p(HCl) + 2p(H2)； p(H2) = p(Cl2) 因为它们在同一相，浓度又成比例。 R´ =2 ， C= S – R – R´ = 5 – 2 – 2 = 1， P = 2， F=C–P+2=1–2+2=1
自由度数： F= [P (S - 1) + 2 ] - [ S( P - 1) + R + R´ ] = S – R - R´ – P + 2 =C – P + 2 ——Gibbs相律 相律表达式： F=C–P+2 F：自由度数 C：组分数 2：温度、压力（两个变量）
3.组分数(C)
组分数=化学物质数 - 独立化学平衡反应数 - 独立的限制条件数
组分 B 在系统中的总质量为 mB = m · B ; 在 相与 相的 w 质量分别为: mB( ) = m( ) · B( ) ， mB( ) = m( ) · B( )。 w w 因为 B 的总量与计算方法无关，所以：
n( ) xB ( β ) xB n xB ( β ) xB ( ) n( β ) xB xB ( ) n xB ( β ) xB ( ) (6.2.6a)
(6.2.6b)
二组分系统三相平衡的杠杆规则计算: 根据相律，A、B二组分系统成α，β，γ 三相平衡时，系统 的自由度数 F ＝ 2 – 3 ＋ 2 ＝ 1。在压力p恒定条件下，三相平 衡温度 T 和三个相的组成wB(α)、wB(β)、wB(γ)或 xB(α)、xB(β)、 xB(γ)均各为某恒定值。
例3：在一个密闭抽空的容器中有过量的固体 NH4Cl， 同时存在下列平衡：NH4Cl(s) = NH3(g) + HCl(g) 2HCl(g) = H2(g) + Cl2(g)， 求：此系统的 S、R、R´ 、C、P、F ？ 解： S = 5，R = 2 p(NH3) = p(HCl) + 2p(H2)； p(H2) = p(Cl2) 因为它们在同一相，浓度又成比例。 R´ =2 ， C= S – R – R´ = 5 – 2 – 2 = 1， P = 2， F=C–P+2=1–2+2=1
自由度数： F= [P (S - 1) + 2 ] - [ S( P - 1) + R + R´ ] = S – R - R´ – P + 2 =C – P + 2 ——Gibbs相律 相律表达式： F=C–P+2 F：自由度数 C：组分数 2：温度、压力（两个变量）
3.组分数(C)
组分数=化学物质数 - 独立化学平衡反应数 - 独立的限制条件数
组分 B 在系统中的总质量为 mB = m · B ; 在 相与 相的 w 质量分别为: mB( ) = m( ) · B( ) ， mB( ) = m( ) · B( )。 w w 因为 B 的总量与计算方法无关，所以：
第六节三元相图 ppt课件
各线、面、区在 投影图中的位置
相图分析： 线：三条单变量曲线
液相面交线 两相共晶线 面：2个液相面 3个固相面 2个固溶面 2个三相共晶面 区：3个单相区 3个两相区 1个三相区
44
合 金 结 晶 过 程
45
合金室温组织
a、b单变量线间 ：La+b
成分点位于 a相单变量线投影线与 L 相单变量线投影线之间，其初生 相为 a，凝固结束时的组织为初晶 a+bII+共晶（a+b）；成分点位于 b 相单变量线投影线与L相单变量线 投影线之间，其初生相为 b，凝固 结束时的组织为初晶 b+aII+共晶 （a+b）；成分点位于 L 相单变量 线投影线上的材料，没有初生相， 凝固后的组织为共晶（a+b）。
征
与
垂直
曲边三差 别 角形
截面 图
可 以
正立 作 为
倒立
判
上或下顶点 与液相区相
定 共 晶 型
侧顶点与液 相区相连接
连接
三 相
区
与
包
晶
型
三
相
区
的
55
依
6.5三组元固态有限互溶，有四相共晶反应的三元相图
56
从占有空间的角度看,固态有限互溶三元共晶相图比固态完全不互溶 三元共晶相图要多三个单相区(a,b,)和三个固态两相区 (a+b,b+,+a),请见下表:
48
6.5三相包晶平衡区的三元相图
49
3条单变量 曲线 液相面 固相面 固溶面
50
材料的平衡冷却过程分析
首先从液相L中析出成分为 b1的固溶体而进入两相区 液相的成分变化到E1E2线上 的L2,b相的成分变化到nq线 上的b2，此时L2位于b2O的 连线上。
三相图ppt
如图的中部区域是两相区， 是由原来的两个帽形区叠合 而成。中部区以上或以下， 是溶液单相区，两个区中A 含量不等。
（三）有三对部分互溶体系
乙烯腈(A)-水(B)-乙醚(C) 彼此都只能部分互溶，因此正 三角形相图上有三个溶液分层 的两相区。在帽形区以外，是 完全互溶单相区。
（三）有三对部分互溶体系
这里只介绍几种简单的类型，而且两种盐都 有一个共同的离子，防止由于离子交互作用，形 成不止两种盐的交互体系。
二盐一水体系
(1)固体盐B，C与水的体系，图中有： 一个单相区 ADFE是不饱和溶液单相区。
两个两相区 BDF是B(s )与其饱和溶液两相共存； CEF是C(s)与其饱和溶液两相共存。
一个三相区： BFC是B(s),C(s)与组成为F的饱 和溶液三相共存。
度和压力独立地有限度地变化不会引起相的改变。
三条两相平衡线 2 f 1 ，压力与温度只能改变
一个，指定了压力，则温度由体系自定。
水的相图
OA 是气-液两相平衡线，即水的蒸气压曲线。它 不能任意延长，终止于临界点。临界点T 647 K , p 2.2107 Pa ，这时气-液界面消失。高于临界温 度，不能用加压的方法使气体液化。
二盐一水体系
两条特殊线： DF线是B在含有C的水溶液中的溶 解度曲线； EF 线是C在含有B的 水溶液中的溶解度曲线； 一个三相点： F是三相点，饱和溶液与B(s),C(s) 三相共存， f ** 0 。
多条连结线： B与DF以及C与EF的若干连线称 为连结线。
属于这一类相图的有NH4Cl-NH4NO3-H2O、KNO3-NaNO3-H2O等。
O点 是三相点（triple point），气-液-固三相
共存， 3 f 0 三相
（三）有三对部分互溶体系
乙烯腈(A)-水(B)-乙醚(C) 彼此都只能部分互溶，因此正 三角形相图上有三个溶液分层 的两相区。在帽形区以外，是 完全互溶单相区。
（三）有三对部分互溶体系
这里只介绍几种简单的类型，而且两种盐都 有一个共同的离子，防止由于离子交互作用，形 成不止两种盐的交互体系。
二盐一水体系
(1)固体盐B，C与水的体系，图中有： 一个单相区 ADFE是不饱和溶液单相区。
两个两相区 BDF是B(s )与其饱和溶液两相共存； CEF是C(s)与其饱和溶液两相共存。
一个三相区： BFC是B(s),C(s)与组成为F的饱 和溶液三相共存。
度和压力独立地有限度地变化不会引起相的改变。
三条两相平衡线 2 f 1 ，压力与温度只能改变
一个，指定了压力，则温度由体系自定。
水的相图
OA 是气-液两相平衡线，即水的蒸气压曲线。它 不能任意延长，终止于临界点。临界点T 647 K , p 2.2107 Pa ，这时气-液界面消失。高于临界温 度，不能用加压的方法使气体液化。
二盐一水体系
两条特殊线： DF线是B在含有C的水溶液中的溶 解度曲线； EF 线是C在含有B的 水溶液中的溶解度曲线； 一个三相点： F是三相点，饱和溶液与B(s),C(s) 三相共存， f ** 0 。
多条连结线： B与DF以及C与EF的若干连线称 为连结线。
属于这一类相图的有NH4Cl-NH4NO3-H2O、KNO3-NaNO3-H2O等。
O点 是三相点（triple point），气-液-固三相
共存， 3 f 0 三相
《相图及其类型》课件
《相图及其类型》ppt 课件
目 录
• 相图概述 • 单组分系统相图 • 二组分系统相图 • 三组分系统相图 • 相图的实验测定方法
相图条件下，描述物质中不同相之间关系的图解。它通过图形和数据 展示物质在不同温度、压力等条件下的相态变化，是研究物质相变规律的重要工 具。
三组分系统相图的分类
简单相图
三个组分之间只发生两两相互作用， 形成两个或三个单相区和一个或两个 双相区。
复杂相图
三个组分之间发生三组分相互作用， 形成多个单相区和多相区，具有更复 杂的相平衡关系。
三组分系统相图的实例分析
实例一
水-盐-烃三组分系统相图在石油工业中的 应用，用于研究油藏中水、盐、烃的相 平衡关系，指导石油开采和分离过程。
VS
实例二
硫酸-水-原料油三组分系统相图在化学工 业中的应用，用于研究硫酸、水和原料油 之间的反应和分离过程，提高生产效率和 产品质量。
相图的实验测定方
05
法
热分析法
差热分析法（DSC）
通过测量物质在加热或冷却过程中温度的变 化，确定物质的状态变化和相变。
热重分析法（TGA）
通过测量物质在加热过程中质量的变化，研 究物质在加热过程中的分解、氧化等反应。
要点一
总结词
描述合金的相图特点
要点二
详细描述
合金的相图是单组分系统相图中的另一种类型，它展示了 合金在不同成分和温度下的相变情况。在相图中，我们可 以看到合金的固溶线、共晶点和包晶点等关键点的位置， 以及在这些点之间发生的相变过程。这些相变过程对于合 金的制备、加工和使用具有重要意义，因为它们决定了合 金在不同条件下的力学、物理和化学性质。
二组分系统相图
03
液态完全互溶的二组分系统相图
目 录
• 相图概述 • 单组分系统相图 • 二组分系统相图 • 三组分系统相图 • 相图的实验测定方法
相图条件下，描述物质中不同相之间关系的图解。它通过图形和数据 展示物质在不同温度、压力等条件下的相态变化，是研究物质相变规律的重要工 具。
三组分系统相图的分类
简单相图
三个组分之间只发生两两相互作用， 形成两个或三个单相区和一个或两个 双相区。
复杂相图
三个组分之间发生三组分相互作用， 形成多个单相区和多相区，具有更复 杂的相平衡关系。
三组分系统相图的实例分析
实例一
水-盐-烃三组分系统相图在石油工业中的 应用，用于研究油藏中水、盐、烃的相 平衡关系，指导石油开采和分离过程。
VS
实例二
硫酸-水-原料油三组分系统相图在化学工 业中的应用，用于研究硫酸、水和原料油 之间的反应和分离过程，提高生产效率和 产品质量。
相图的实验测定方
05
法
热分析法
差热分析法（DSC）
通过测量物质在加热或冷却过程中温度的变 化，确定物质的状态变化和相变。
热重分析法（TGA）
通过测量物质在加热过程中质量的变化，研 究物质在加热过程中的分解、氧化等反应。
要点一
总结词
描述合金的相图特点
要点二
详细描述
合金的相图是单组分系统相图中的另一种类型，它展示了 合金在不同成分和温度下的相变情况。在相图中，我们可 以看到合金的固溶线、共晶点和包晶点等关键点的位置， 以及在这些点之间发生的相变过程。这些相变过程对于合 金的制备、加工和使用具有重要意义，因为它们决定了合 金在不同条件下的力学、物理和化学性质。
二组分系统相图
03
液态完全互溶的二组分系统相图
三组分体系等温相图
三组分体系等温相图一、实验目的与要求1、熟悉相律，掌握用三角形坐标表示三组分体系相图。
2、掌握溶解度法绘制相图的基本原理。
3、用溶解度法作出具有一对共轭溶液的苯-醋酸-水体系的相图。
二、基本原理三组分体系C=3，当体系处于恒温恒压条件，根据相律，体系的条件自由度f*=3-ф，ф为体系相数。
f*max=3-1=2，因此，浓度变化量最多只有两个可用平面图表示体系状态和组成间的关系，称为三元相图。
苯-醋酸-水体系属于具有一对共轭溶液体系的三液体体系，即三组分中两对液体A和B，A和C完全互溶，而另一对B和C只能有限度的混溶。
在两相区配制混合溶液，达到平衡时，两相的组成一定，只需分析每相中的一个组分含量，在溶解度曲线上找出每相的组成点，连接共轭溶液组成点的连线，即为连接线。
三、仪器和试剂250ml锥形瓶、100ml锥形瓶、滴定管、移液管、250ml容量瓶、电子天平、冰醋酸、甲苯、NaOH、邻苯二甲酸氢钾、酚酞指示剂。
四、实验步骤1、测定互溶度曲线(1)在洁净的滴定管中装水，用移液管取2.00ml甲苯及1.00ml醋酸于干燥的250ml锥形瓶中，然后慢慢滴加水，同时不停摇动，至溶液由清变浑，即为终点，记下水体积。
(2)再向此瓶中加入1.00ml醋酸，体系又形成均相，再用水滴定至终点，记下水体积。
然后依次用同样的方法加入2.00、3.00、4.00、6.00、4.00、4.00、6.00、6.00、8.00ml醋酸，分别用水滴定至终点，记录每次各组的用量。
(3)在上述溶液中再加入15.00ml苯，加塞摇动，并每间隔5min摇动一次，30min后待溶液分层后，用此溶液测连结线。
2、0.4mol/L 氢氧化钠溶液的配置和标定。
(1)准确称取一定量的氢氧化钠，配置浓度约为0.4m01/L的氢氧化钠溶液250m1。
(2)用电子天平准确称取三份已在105C烘干至恒重的基准邻苯二甲酸氢钾(KHP) 各约2.6g，分别置于250ml 锥形瓶中，用新煮沸放冷的蒸馏水使之溶解，加入0.2%酚酞指示剂2 滴，用NaOH溶液滴定至微红色，并保持30S不褪即为终点。
第8章三元系相图PPT课件
线组成的。因此在水平截面中，两相区与三相区以共轭线 隔开。
48
49
3、三相平衡区
• 三相平衡时自由度为1，温度和各相成分只有一个可独立变 化。这时系统称为单变量系，三相平衡转变称为单变量系 转变。
• 三元系中的三相平衡转变有：
（1）共晶型转变包括： 共晶转变 L 共析转变 偏晶转变 L1 L2 熔晶转变 L
58
59
Q&A问答环节
敏而好学，不耻下问。 学问学问，边学边问。
He is quick and eager to learn. Learning is learni ng and asking.
60
结束语
感谢参与本课程，也感激大家对我们工作的支持与积极 的参与。课程后会发放课程满意度评估表，如果对我们
16
答：（1）各点的成分如下表
C
D
E
F
G
H
WA
0.1 0.3 0.5 0.5
WB
0.4 0.8 0.4
0.4
WC
1.0
0.6
0.1
0.3
0.5
0.1
（2）点E,F,G的wA:wC=1:1（三点位于过B的一条直线上） 点E,H中，wC=0.1（位于平行AB的直线上） 点H,F,D中，wB=0.4（位于平行AC的直线上） 点G,H中，wA=0.5（位于平行BC的直线上）
37
8.4 两个共晶 型二元系和一 个匀晶型二元 系构成的三元 相图
38
8.5 包共晶型 三元系相图
39
40
8.6 具 有四相 平衡包 晶转变 的三元 系相图
41
42
43
8.7 形成稳定化合物的三元系相图
48
49
3、三相平衡区
• 三相平衡时自由度为1，温度和各相成分只有一个可独立变 化。这时系统称为单变量系，三相平衡转变称为单变量系 转变。
• 三元系中的三相平衡转变有：
（1）共晶型转变包括： 共晶转变 L 共析转变 偏晶转变 L1 L2 熔晶转变 L
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Q&A问答环节
敏而好学，不耻下问。 学问学问，边学边问。
He is quick and eager to learn. Learning is learni ng and asking.
60
结束语
感谢参与本课程，也感激大家对我们工作的支持与积极 的参与。课程后会发放课程满意度评估表，如果对我们
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答：（1）各点的成分如下表
C
D
E
F
G
H
WA
0.1 0.3 0.5 0.5
WB
0.4 0.8 0.4
0.4
WC
1.0
0.6
0.1
0.3
0.5
0.1
（2）点E,F,G的wA:wC=1:1（三点位于过B的一条直线上） 点E,H中，wC=0.1（位于平行AB的直线上） 点H,F,D中，wB=0.4（位于平行AC的直线上） 点G,H中，wA=0.5（位于平行BC的直线上）
37
8.4 两个共晶 型二元系和一 个匀晶型二元 系构成的三元 相图
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8.5 包共晶型 三元系相图
39
40
8.6 具 有四相 平衡包 晶转变 的三元 系相图
41
42
43
8.7 形成稳定化合物的三元系相图
(三)三组分系统
A(H 2O)
D F
T
E
b o
p q 同理：当物系点在AF之 S x 1 左，加水可得纯S1 稀溶液等温蒸发： 若原料液在AF之左(右)，蒸发可得纯S1(S2)； 若原料液在AF线上，则不能得纯盐，因为S1和S2同时析出
7
S2
二、生成水合物的系统
NaCl - Na2SO4 -(Na2SO4 10H2O)- H2O
4.D，M，N三个三组 分系统合并成一个新 M m 系统G，则新系统的 组成一定在DMN中间 。根据“重心规则” B 确定G的组成。 例如: N:50g ; M: 30g ; D: 20g
A
N
O
G
d
D
C
则
Mm : dD : md = 2 : 3 : 5
5
§5.11两盐一水系统 f =3 –
一、固相是纯盐系统： 1相图
D：S1在水中的溶解度。 E：S2在水中的溶解度。 F：溶液同时饱和了S1,S2 。 DF： S1的溶解度曲线。 EF： S2的溶解度曲线。
H 2O
D
G
H
E
F
o
DFS1：S1的饱和溶液 S1(s) EFS2：S2的饱和溶液 S2(s) =2, f =1, 杠杆规则： m(S1) : m(H) = GH : GS1
a’’’ a’’ a’ (甲苯) a
b’’’ b’’
b’
d
b (水 )
图形类似部分互溶的双液系统：帽形线之内为两个液层平衡共存 注意：结线a’b’，a’’b’’并不与底边平行，因为两相中HAc的浓度 并不相同。
12
两个或三个液对部分互溶的情况:
C
C
A
B A B
三组分体系的相图
0 = ∑ν B B
0=ΣνBB T, P , ξ
在等温、等压、w’=0的条件下， 反应进度由ξ变化到ξ+dξ
dG = ∑ B dnB = ∑ν B B dξ B
(G ξ )T , p , w'=0 = ∑ν B B
G
对给定的反应系统 G = f (ξ )T , p
(G ξ )T , p
代表反应系统 在某给定状态 下G随ξ的变化率
A
na ao= nb ob
三个体系混合， 三个体系混合， 混合物的组成如 何求？ 何求？
b a o
xC
B
C
2.简单的三组分体系相图 (1) 部分互溶体系 (a) 只有一对部分互溶液体的体系
例: C6H6(A) - (CH2CH2OH)2O (B) - C6H14(C) (苯) (二甘醇) (正己烷) A～B, A～C B～C 完全互溶 部分互溶
L+ D(s)+C(s)
AgNO3 Ag NO3.NH4NO3 NH4NO3 (B) (D) (C)
有水合物生成的体系
H2O(A) L Na2SO410H2O (E)
E(s)+C(s)+D(s)
K2SO4 (B)
NaK3(SO4)2 (D)
Na2SO4 (C)
§6. 5 超临界萃取 ( Supercritical Fluid Extraction ) 超临界萃取是70年代兴起的一门新兴的分 离技术。 大约100年前，Hannay和Hogarth发现了处 在超临界状态下的CO2无论对液体或固体都有 显著的溶解能力。 20世纪50年代美国科学家率先从理论上提 出了将超临界流体用于萃取分离的可能性，并 于70年代，用超临界CO2(SCCO2) 萃取乙醇获 得成功
三组分相图.
三组分相图
• 三组分体系的相律为:
• f = 3－+2 = 5－ (1)
• 要完全地描述三元体系,需要4个独立变量, 要用4维空间才能完全描述,这在现实世界 是无法做到的.
•
f=0,
max=5,
• 三元体系最多可以有5相共存.
• 一般的三元相图, 固定体系的温度和压 力,考察体系组成变化时,相图变化情况.
C F
BD代表A的含量; AG代表B的含量; GD代表C的含量.
三角坐标的特点
(1) 在与某边平
行 的 任 一 直 线 上 A%=40%
A
的各点,与此边相
对顶点所代表组
分的含量必相同.
如P作BC的平行 线EF,则EF线上各
E
P
物系点组分A的百
分含量相同,变化
的只是B,C组分的
相对含量. B
F C
三角坐标的特点
AB: A,B二元体系的组成; BC: B,C二元体系的组成; AC: A,C二元体系的组成.
C％
G
物系点距离某顶点愈近,则体系中此
E
组分的含量愈多,物系点距离某顶点
愈远,则体系中此组分含量愈少.
D
设有一物系点P. 过P分别作BC,AB,AC的平行线 A％ 与三角形 的边相交于D,E,F.
B
P B％
G
B(s)+l,f=1
D(s)+l
E
H
D B(s)+D(s)+l,f=0
B(s)+D(s)+C(s),f=0
B
C
P
生成复盐的体系
水(A),NH4NO3(B),AgNO3(C)三元体系相图. 有复盐D(NH4NO3.AgNO3)生成.
• 三组分体系的相律为:
• f = 3－+2 = 5－ (1)
• 要完全地描述三元体系,需要4个独立变量, 要用4维空间才能完全描述,这在现实世界 是无法做到的.
•
f=0,
max=5,
• 三元体系最多可以有5相共存.
• 一般的三元相图, 固定体系的温度和压 力,考察体系组成变化时,相图变化情况.
C F
BD代表A的含量; AG代表B的含量; GD代表C的含量.
三角坐标的特点
(1) 在与某边平
行 的 任 一 直 线 上 A%=40%
A
的各点,与此边相
对顶点所代表组
分的含量必相同.
如P作BC的平行 线EF,则EF线上各
E
P
物系点组分A的百
分含量相同,变化
的只是B,C组分的
相对含量. B
F C
三角坐标的特点
AB: A,B二元体系的组成; BC: B,C二元体系的组成; AC: A,C二元体系的组成.
C％
G
物系点距离某顶点愈近,则体系中此
E
组分的含量愈多,物系点距离某顶点
愈远,则体系中此组分含量愈少.
D
设有一物系点P. 过P分别作BC,AB,AC的平行线 A％ 与三角形 的边相交于D,E,F.
B
P B％
G
B(s)+l,f=1
D(s)+l
E
H
D B(s)+D(s)+l,f=0
B(s)+D(s)+C(s),f=0
B
C
P
生成复盐的体系
水(A),NH4NO3(B),AgNO3(C)三元体系相图. 有复盐D(NH4NO3.AgNO3)生成.
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❖ 说明系统最多有4个独立变量，需用四维立体图型 表示。
❖ 对于凝聚系统，为了便于研究，通常恒定T，P，则
剩余两个变量，只需用平面图就可以表示，常采用
等边三角形表示法。
实验三 三组分系统相图
4
二、 基本原理
等边三角形表示法：（如图1所以）
❖ 1.等边三角形的三个顶点分别 表示纯组分A、B和C。
❖ 2.三条边上的点代表相应两个 组分所形成的二组分系统，其 刻度为相应组分的质量分数。
❖ 1．互溶度曲线的测定
取8只干燥的具塞锥形瓶，按表1中乙酸正丁酯、水、乙醇的体积配制 1-8号溶液，分别往1-2号溶液中滴定乙酸正丁酯至清液变浊，往3-8号溶 液中滴定[1]水至清液变浊，记录相应的滴定体积于表1中。
❖ 2．连接线的测定
按表2 “共轭溶液” 项中的体积将乙酸正丁酯、乙醇、水（H液）置于干
7
❖ 4) 若把任意两个三组分系统（其物系点分别为图 3中的M和N）混合成一个新的物系（图3中的O点 ），则O点一定在MN的连线上。O点的位置靠近 量多的物系点，可用杠杆规则求算。
❖ 5) 由三个三组分系统D，Q，F混合而成的新系统 的物系点(见图3)，落在这三点组成三角形的重心 位置，即H点。先用杠杆规则求出D，Q混合后新 体系的物系点E，再用杠杆规则求出E，F混合后 的新体系物系点H，H即为三角形DQF的重心。 这一规则称为重心规则 。
燥的50mL分液漏斗中，充分摇动后静置分层（H液先配好静置待用），
取水层（下层）约1mL于干燥的50mL具塞锥形瓶并称重（实验前需将空
的具塞锥形瓶称重），可得WG。然后用干燥的滴管逐滴加入表2中乙酸
正丁酯-乙醇溶液（E液），边滴边摇，滴至由浊变清后称重，可得WE，
所有数据记录于表2。
实验三 三组分系统相图
图1 三角坐标图表示的A、B、C三组分
实验三 三组分系统ຫໍສະໝຸດ 图5二、 基本原理
等边三角形表示法：（如图1所以）
❖ 3.三角形内部的点代表一个三组分系统，过该点 作平行于各边的平行线，在各边上的截距代表对 应顶点组分的含量，如在D点中，三个组分分别 为wA=0.2，wB=0.5，wC=0.3，且wA+wB+wC=1。
实验三 三组分系统相图
三组分系统相图
2012.4.01
实验三 三组分系统相图
2
一、 实验目的
❖ 1.熟悉相律及三角坐标表示三组分相图的方法 ❖ 2.绘制具有一对共轭溶液的三组分相图
实验三 三组分系统相图
3
二、 基本原理
❖ 对于三组分系统，依相律：f =c–Φ+2,得 f=5 -Φ，当 Φ =1时，f=4。
图3 三组分系统的杠杆规则
实验三 三组分系统相图
8
三组分系统中互溶度曲线和连接线的测定
❖ 1. 在乙酸正丁醇，乙醇和水这三种液 体中，乙酸正丁酯与水只能部分互溶 ，而乙酸正丁酯与乙醇、乙醇与水可 以完全互溶。配制不同组分的乙酸正 丁酯和乙醇，在其中逐渐滴加水，当 溶液由清亮变浊时候，该点既是组分 由单向区进入两相区，由此可记录8个 点，可以观察到系统组成由A向C移动( 图4)。通过滴定法确定的这8个点用一 条平滑的曲线连接起来即得互溶度曲 线。互溶度曲线内为两相区，曲线外 为单相区。
❖ 2) 过某一顶点的直线上，物系中其它两个 顶角组分的含量比相同。例如在图2中通过 顶点A的直线AN上，组分B和C含量之比都 相同。
❖ 3) 通过顶点的任一条线上，离顶点越近， 代表顶点组分的含量越多，反之亦然。例如 图2的M点中含A多；N点中含A少 。
图2 等边三角形图示规律
实验三 三组分系统相图
11
五 数据记录及处理
1.由密度公式[2]将体积换算成质量，并算出质量分数，然后在三角坐 标系 中绘制其互溶度曲线。
表1 互溶度曲线测定
实验三 三组分系统相图
12
从杠杆规则可知，加入的乙酸正丁酯-
乙醇混合物质质量WE与G液的质量WG之比 符合FG/EF=WE/WG，通过实验数据，即可 知的比值，过E点作互溶度曲线的割线，使
线段符合上式，从而可确定G点得位置，
连接G点与原系统总组成H点并延长交曲线
于点，既得连接线GI。
实验三 三组分系统相图
10
四 实验步骤
❖ 4.若通过三角坐标图内部的一个物系点分别作两 个侧边的平行线与底边相交，就将底边分为三段 。中间段的长度表示A组分的含量；右边段表示 图1 三角坐标图表示的A、B、C三组分 B组分的含量；左边段表示C组分的含量。
实验三 三组分系统相图
6
❖ 等边三角形图示规律：
❖ 1) 在平行于底边的任意一条线上，所有代 表物系的点含顶角组分的质量分数相等。例 如图2中的D，O，Q 物系点，含A的质量分 数相同。
实验三 三组分系统相图
9
三组分系统中互溶度曲线和连接线的测定
❖ 2. 原体系（共轭溶液体系）在坐标点为 H点，因在两相区内，故分成两个相点G、 I，将组成为E（质量分数为0.66）的乙酸 正丁酯-乙醇混合溶液滴加到组成为G，其 质量为WG的三组分溶液中，则系统组成将 沿GE线移动（图4），当移至F点时，体系 进入单相区，溶液由浑浊变清亮。