二组分固态不互溶凝聚系统相图

二组分凝聚系统相图实验报告

二组分凝聚系统相图化工学院化学工程与工艺一班祁梦园3016207019实验日期2017.9.19一、实验目的（1）掌握热分析法测绘Sn-Pb二组分凝聚系统相图的原理和方法（2）了解简单固液相图的特点，巩固相律等有关知识二、实验原理热分析法是绘制凝聚系统相图的基本方法之一。

其原理是根据系统在加热或冷却过程中发生相变时所对应的温度来确定系统的状态图。

当一个熔融系统均匀冷却时，如无相变化，它的温度将连续均匀的下降，在温度-时间图上将得到一条平滑的曲线。

如在冷却过程中发生了相变了，则令温度下降减缓甚至固新相析出，所放出的热量抵消了散失的热量而令温度不变，于是曲线上就会出现转折点或水平线段，而产生水平或转折的温度就是发生相变的温度。

相变温度一般可以通过测量熔融系统冷却时系统温度随时间变化关系的曲线来找出。

三、仪器和药品仪器：KWL-09可控升降温电炉、SWKY-1型数字控温仪、坩锅钳一把、劳保手套一副、特制合金样品管5只（分别装纯Pb、纯Sn、含Sn30%、61.9%、80%的Sn-Pb混合物各100g，为防金属高温氧化其表面覆盖有一层石墨粉，样品随Pb含量增多依次标号为1~5）药品：Pb(A.R.)、Sn(A.R.)、石墨粉四、实验步骤1、用加热器电源将KWL-09可控升降温电炉与SWKY-1型数字控温仪连接，接通电源。

2、将待测样品管放入可控升降温电炉加热炉孔1内，控温探头I插入加热炉孔旁的插孔2内。

3、设定加热温度：打开数字控温仪开关，按“工作/置数”使控温仪处于置数状态，依次按温度设置键调节加热电炉为比理论转折温度高20~30℃，按时间调节键将时间间隔设置为10s。

4、按“工作/置数”使控温仪置于工作状态。

同时观察两个温度显示，当电炉温度到达设定温度，样品温度显示达到设定温度左右时，迅速将待测样品连同探头II从加热孔夹出，放入冷却炉孔中。

5、数据记录：每隔10s记录一次温度显示屏上的温度。

该样品测试完毕，将样品夹回样品管架中。

二组分固态不互溶系统液固平衡相图标准版文档

因此选用含联苯醚73.
解★答纯：A、（纯★1）B液以纯体含冷CA6却、H得67到纯5%均为B匀液例的，单体分相析固冷可体却知首得先析到出均C6H6，设最多析出x （（33））冷冷却却过过程程匀分分析析的单相固体 ★ 一般比例的混合物液体冷 ★ 电解锆氟酸钾制锆，加氯化钾做溶剂，降低系统熔点从纯锆氟酸钾的930℃降至xB=0.
例题：HAc-C6H6的凝聚系统相图如左图所示：由图可知，该系统的低共熔点为-8℃，低共熔混合物的组成含C6H664%（质量百分数，下同）。（1）将含C6H675%和25%的溶液各100g由20℃冷却，首先析出的固体为何物？最多析出该固体多少克？
（2）画出含C6H675%和25%的溶液冷却到-10℃的步冷曲线，并指明冷却过程的相变化。
固、液单相段----
（3）冷却过程分析（4）应用—区域熔炼
P=1，F=2
液相线----表示液相组成与凝固点关系，L1L2
固相线----表示固相组成与熔点关系 S1S2
§6.9 二组分固态互溶系统液-
固平衡相图
• 9.1 固态完全互溶系统
（3）步冷过程分析和共晶体结构
★ 一般比例（的混1）合物步液体冷冷曲却得线到不均匀的多相固体
§6.8 二组分固态不互溶系统液 -固平衡相图
• 8.1 相图分析 • 8.2 热分析法
（1）绘制步冷曲线（2）由步冷曲线绘制相图
① 熔点-组成图 ② 液相线又称凝固点降低曲线
§6.8 二组分固态不互溶系统液
-固平衡相图
• 8.1 相图分析 • 8.2 热分析法（4）应用—区域熔炼
8 二组分固态不互溶系统液-固平衡相图
§6.8 二组分固态不互溶系统液-固
平衡相图

实验五二组分凝聚系统相图

南昌大学物理化学实验报告学生姓名：李江生学号：5802216018专业班级：安全工程161班实验日期：2018-04-17实验五二组分凝聚系统相图一、实验目的(1)掌握热分析法(步冷曲线法)测绘Bi-Sn二组分凝聚系统相图的原理和方法。

(2)了解简单固液相图的特点、步冷曲线及相图中各曲线代表的物理意义巩固相律等有关知识。

二、实验原理压力对凝聚系统影响很小，因此通常讨论其相平衡时不考虑压力的影响，故根据相律，二组分凝聚系统最多有温度和组成两个独立变量，其相图为温度-组成图。

热分析法：其原理是将系统加热融化，然后使其缓慢而均匀地冷却，每隔一定时间记录一次温度，绘制温度与时间的关系曲线——步冷曲线。

若系统在均匀冷却过程中无相变化，其温度将随时间均匀下降；若系统在均匀冷却过程中有相变化，由于体系产生的相变热与体系放出的热量相抵消，步冷曲线就会出现转折或水平线段，转折点所对应的温度，即为该组成体系的相变温度。

由于冷却过程中常常发生过冷现象，其步冷曲线常如上图中虚线所示，由横轴表示混合物的组成，纵轴表示温度，利用步冷曲线所得到的一系列组成和所对应的相变温度数据，就可以绘出相图，如下图：简单低共熔混合物二组分系统步冷曲线及相图三、仪器与药品步冷曲线测定装置1套（可控升降温电炉1台,数字控温仪1台,控温探头I,测温探头Ⅱ)，不锈钢试样管5只,坩埚钳1把,劳保手套1副，Sn、Bi及其合金。

四、实验步骤1、将数字控温仪温度Ⅰ设定为320℃,按“工作/置数”按钮,切换到工作状态。

传感器Ⅰ插入加热炉Ⅰ样品管口内;传感器Ⅱ插入加热炉Ⅱ样品管口内；加热到320℃；2、将“冷风量调节”旋钮逆时针旋到底,加热使温度降为250℃左右后;3、适当调节“冷风量调节”旋钮,使温度降温绘制步冷曲线,降温速率控制为6-8℃/min,以便找到曲线拐点；4、打开金属相图软件,设置绘步冷曲线图坐标;5、实验结束后,关闭仪器电源,将实验桌面整理干净。

某二组分凝聚系统相图如右图汇总

题
目
某二组分凝聚系统相图如右图。（1）列表说明各区的相态及成分；（2）分别绘出a、b、c、 d各点开始冷却的步冷曲线，并注明冷却曲线转折处的相态变化及曲线各段的相态。
分
析
本题为二组分凝聚Hale Waihona Puke 统中形成不相合熔点化合物系统的相图。
答案
(1)各区的相态及成分见下表：相区 1 2 3 4 5 6 相态及成分 l(A+B) s(A) + l(A+B) s(C) + l(A+B) s(B) + l(A+B) s(A) + s(C) s(C) + s(B)
答案
(2) 由 a、b、c、d 各点开始冷却的步冷曲线如下：
相关知识重点简介
掌握二组分形成不相合熔点化合物系统的相图特征；会绘制步冷曲线，并描述系统状态改变时系统状态的变化情况。

6-08二组分固态不互溶凝聚系统相图

送往精馏塔
t/℃
32.9 14.7
l+s
s+l
s(A)+s(B) 0.0 0.2 邻硝基氯苯 • A 0.4 0.6 0.8
xB
1.0 对硝基氯苯
B
实例
§6-9. 二组分固态互溶系统液- 固相图
1. 固态完全互溶凝聚系统置换式 g （取代式）固熔体 g+l 固态完全互溶 l 镶嵌式（填充式）固熔体固态部分互溶
xB=0.8 1703
p=101325Pa
l (A+B)
1640
xB=0.2
xA=1.0 1400 1210 1505
1581 1550 1440 1345
l+s
1265
s (A+B) 0.0 0.2 Ge(A) 0.4 0.6 0.8 1.0 Si(B)
硅—锗相图
t /[t]
xB
单组分
固态完全互溶凝聚系统固态完全互溶凝聚系统两个单相区每个相区一个面固相区 s(A+B) P = 1，F = 2 液相区 l(A+B) P = 2，F = 1 一个两相区 l + s 两相区由两条线组成： •液相线 —— 凝固点曲线; l + s •固相线 —— 熔点曲线; l + s 二组分
sA、271同时析出 sB sB
s(A)+ l
l
l + s(B)
140
s(A)
L s(A)+s(B)
40 60 80
s(B)
步冷曲线
t/s
凝聚相系统 F = C －P + 1 单组分 F = 2 －P
0 20 Bi）

《物理化学》课程教学大纲

《物理化学》课程教学大纲
一、课程介绍
（一）课程性质
物理化学主要研究化学变化和相变化的平衡规律和变化速率规律，是化学工程与工艺、应用化学、生物工程、食品、材料、制药、生物技术等专业的专业课。

通过本门课程的学习，学生应比较牢固地掌握物理化学基本概念及计算方法，同时还应得到一般科学方法的训练和逻辑思维能力的培养。

这种训练和培养应贯穿在课堂教学的整个过程中，使学生体会和掌握怎样由实验结果出发进行归纳和演绎，或由假设和模型上升为理论，并结合具体条件用理论解决实际问题的方法。

（二）课程任务
教学内容由热力学和动力学为主体，涉及：热力学基本概念、定律、原理、方法，溶液、相平衡、化学平衡的热力学，唯象动力学的基本概念，反应速率理论，催化作用，电化学基础，表面现象（界面现象）及胶体化学。

通过学习本课程，要求学生对物理化学有系统的认识，并了解其在化学、化工、环境、材料、能源、生命、医药、农业等学科中的根基地位及其相互的关系。

二、学习目标
（一）课程的总体目标与基本要求
教学目的：通过本课程的学习使学生建立一个系统、完整的物理化学基本理论和基本方法的框架，掌握热力学、动力学、电化学中的普遍规律和实验方法；在强化基础的同时，逐步培养学生的思维能力和创造能力。

教学要求：本课程重点在于化学基础理论、基本知识的教学，在阐述基本原理时应着重讲清整个问题的思路、介绍问题的提出背景和形成理论的思维方法，使学生学到有关知识的同时能学到探索问题的思路和方法，培养解决问题的能力；在基础层次上选择有代表性的科学研究成果和工程实际，着眼于前沿所涉及的新思想和新方法上。

（二）各章节学习目标
三、教学大纲
五、考核要点。

二组分凝聚系统相图

05
实验技术的发展
实验技术的不断进步为二组分凝聚系统相图的研究提供了更多手段。
高精度实验设备的发展使得实验结果更加准确可靠，有助于揭示相图的细节和规律。
实验技术的改进还涉及到实验条件的优化，如温度、压力等参数的精确控制，以提高实验数据的可靠性。
计算模拟的进步
随着计算机技术的飞速发展，计算模拟已成为研究二组分凝聚系统相图的重要手段。计算模拟能够模拟实际实验中难以达到的极端条件和复杂体系，提供更全面的相图信息。计算模拟的进步还体现在模拟算法和模型的改进上，使得模拟结果更加接近真实情况，提高预测的准确性。
引言
主题简介
它通过图形的方式展示了不同温度和压力下，系统中的液态、固态和气态之间的平衡状态，以及各相之间的转化关系。
相图是描述物质状态变化关系的图形，二组分凝聚系统相图是研究由两种凝聚态物质组成的系统的相平衡状态的图形。
研究意义
此外，相图的研究还有助于优化工业生产过程，提高产品质量和降低能耗，对于实现可持续发展具有重要意义。
对未来研究的建议
虽然本研究专注于二组分凝聚系统，但未来的研究可以扩展到多组分系统，以更全面地了解多组分系统的相行为和热力学性质。
探索非理想溶液行为
目前的研究主要集中在理想溶液行为，但实际溶液往往存在相互作用和偏差。未来的研究可以探索非理想溶液行为，以更准确地预测实际系统的相行为。
发展更精确的模分凝聚系统相图
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2023 WORK SUMMARY
目录s://wenku. CATALOGUE引言二组分凝聚系统的基本概念二组分凝聚系统相图的构建方法二组分凝聚系统相图的应用二组分凝聚系统相图的发展趋势与展望结论
理论分析的突破还体现在对现有理论模型的完善和修正，以适应更广泛的应用范围和更复杂的体系。

二组分固液相图

⼆组分固液相图5.4⼆组分系统的固?液平衡5.4.1形成低共熔物的固相不互溶系统当所考虑平衡不涉及⽓相⽽仅涉及固相和液相时，则体系常称为"凝聚相体系" 或"固液体系"0固体和液体的可压缩性甚⼩，⼀般除在⾼压下以外，压⼒对平衡性质的影响可忽略不计，故可将压⼒视为恒量。

由相律：/="= C-^+2-n r=2-d> + 2-l = 3-￡Z>因体系最少相数为①=1,故在恒压下⼆组分体系的最多⾃由度数 f * =2,仅需⽤两个独⽴变量就⾜以完整地描述体系的状态。

由于常⽤变量为温度和组成，故在⼆组分固液体系中最常遇到的是T?x （温度?摩尔分数）或T?①（温度?质量分数）图。

⼆组分固?液体系涉及范围相当⼴泛，最常遇到的是合⾦体系、⽔盐体系、双盐体系和双有机物体系等。

在本节中仅考虑液相中可以完全互溶的特殊情况°这类体系在液相中可以互溶，⽽在固相中溶解度可以有差别。

故以其差异分为三类：（1）固相完全不互溶体系；（2）固相部分互溶体系和（3）固相完全互溶体系。

进⼀步分类可归纳如下：F『形成简单低共熔物休系固相完全不互溶体棗形成化合物体系⼻相合熔点化合物怵系不相合熔点化合物俸系EM体疾「没有最1■嚴最⾼熔点型固相完全互熔体茶最瞬点型最⾼熔点型■1固相部分互熔体系,⼀低共熔点型、转熔点型研究固液体系最常⽤实验⽅法为“热分析”法及“溶解度”法。

本节先在“形成低共熔物的固相不互溶体系”中介绍这两种实验⽅法，然后再对各种类型相图作⼀简介。

（⼀）⽔盐体系相图与溶解度法1 ?相图剖析图5-27为根据硫酸铵在不同温度下于⽔中的溶解度实验数据绘制的⽔盐体系相图，这类构成相图的⽅法称为 "溶解度法" 纵坐标为温度t 「C ），横坐标为硫酸铵质量分数（以①表⽰）。

图中FE 线是冰与盐溶液平衡共存的曲线，它表⽰⽔的凝固点随盐的加⼊⽽下降的规律，故⼜称为⽔的凝固点降低曲线。

二组分凝聚系统相图.

473
T
' c
等压
c'
两相
T/K
453
413
373
Tc
c
0.2 0.4 0.6
单相
0.8 1.0
0
水
质量分数水-烟碱的溶解度图
烟碱
6.4 二组分凝聚系统相图一、二组分固态完全不互溶系统液固平衡相图
1. 热分析法
基本原理：二组分系统 C=2，指定压力不变，
f * = C +1 -F =3 -F
F = 1
f f 1 ** f f 2
*
相点表示某个相状态（如相态、组成、温度等）的点称为相点。物系点相图中表示系统总状态的点称为物系点。在T-x 图上，物系点可以沿着与温度坐标平行的垂线上、下移动；在水盐相图上，随着含水量的变化，物系点可沿着与组成坐标平行的直线左右移动。
单相区，物系点与相点重合；两相区中，只有物系点，它对应的两个相的组成由对应的相点表示
B
3. 全部变为固体Bi后
f * C 1 Φ 1
t /s
温度又可以下降纯Cd步冷曲线与之相同
Cd-Bi二元相图的绘制
w(Cd) 0.2
的步冷曲线
b
T /K
f* 2
C
D
f * 1
1. 加热到b点,Bi-Cd全部熔化 Φ 1 f * 2 1 Φ 2 温度可以下降,组成也可变 2. 冷至C点,固体Bi开始析出 Φ 2 f * 2 1 Φ 1 温度可以下降 3.D点固体Bi、Cd同时析出
Φ 3
f* 0 温度不能改变 f * 1 4.熔液消失,Bi和Cd共存
f 2 1 Φ 0
*

第六章相平衡(二)

19
§6-7 二组分固态不互溶系统液－固平衡相图
20
二组分液态完全互溶而固态完全不互溶系统液－全不互溶系统液－固相图具有低共熔点的固态不互溶凝聚系统
21
一、相图分析
a、b—纯物质熔点 E—低共熔点纯物质熔点低共熔点 aE、bE—溶液凝固点随溶液 aE、bE 溶液凝固点随溶液组成变化关系；固体A 组成变化关系；固体 A、B 在溶液中的溶解度随温度的变 S’ 化关系。化关系。 CED—三相平衡线 CED 三相平衡线 F＝2－3＋1＝0 冷却过程: 冷却过程 c→d B(s) 析出 →e nL/nS=eS’/eL’ →f l→A(s)+B(s) 过f点：液相消失点
23
24
讨论：讨论：
由上述冷却曲线可以看到转折点（ 1）若冷却曲线上出现转折点（即曲线斜率发生改变），）若冷却曲线上出现转折点即曲线斜率发生改变），则系统内必发生了相数的改变（有新相生成或旧相消失）则系统内必发生了相数的改变（有新相生成或旧相消失）相数的改变 2）若冷却曲线上出现水平线段，则系统的自由度数若冷却曲线上出现水平线段水平线段， F=0，若单组分系统是两相共存，为F=0，若单组分系统是两相共存，二组分系统是三相共存。相共存。
30
L1
l+C(s) A(s)+C(s) Q l+B(s) C(s)+B(s)
L2
c’
A
C
xB
点、线、面
H2SO4·4H2O
H2SO4·H2O H2SO4·2H2O
水−硫酸二元系相图
31
二、生成不稳定化合物
d e d e 分解温度— 分解温度不相合熔点
O1

§6-2杠杆规则§6-3单组分系统相图

0.7727 0.7025 n(l) n 3.645mol yB x B 0.7727 0.5752 1.296mol n(g) n n(l) (3.645 1.296) mol 2.349mol
yB xB,0
由液相组成求得液相的摩尔质量为： M(l) = xA MA + xB MB = 84.07 g · -1 mol 故液相的质量为 m(l) = n (l)×M(l) = ( 1.296× 84.07) g = 109.0 g 气相质量为 m(g) = m – m(l) = 191.0 g 或在求出两相平衡时气、液两相组成 y B, x B后，按下式换算出质量分数表示的气、液两相组成
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
相律杠杆规则单组分系统相图二组分理想液态混合物的气液平衡二组分真实液态混合物气液平衡相图精馏原理二组分液态部分互溶系统及完全不互溶系统气液平衡相图 §6.8 二组分固态不互溶系统液固平衡相图 §6.9 二组分固态互溶系统的液固平衡相图 §6.10 生成化合物的二组分凝聚系统相图 §6.11 三组分系统液－液平衡相图
理想系统真实系统一般正偏差最大正偏差一般负偏差最大负偏差液态完全互溶系统pxtx液态部分互溶系统tx图气相组成介于两液相之间气相组成位于某液相同侧液态完全不互溶系统tx图液平衡相图两组分系统相图固平衡相图固态不互溶凝聚系统生成化合物凝聚系统固态互溶系统相图相图热分析法溶解度法稳定化合物不稳定化合物完全互溶部分互溶有一转变温度有一低共熔点二组分液态完全互溶系统64二组分理想液态混合物的气液平衡相图t100c形成理想液态混合物

6.7固态不互溶

A(s)+ l l+B(s)
只有当温度无限靠近三相线，才可得最多纯A
mA( s ) mA( s ) ml
aL ml S1a 0.60 0.40 1 0.40 0 2
S1
a
L A(s)+B(s)
S2
m
A
wB→
40% 60%
B
而mA( s ) ml 180g
最多可得60g纯A,还有120g低共熔混合物
20
b t/℃
c Ⅰ
a t/℃
* tB
l(A+B) c b
a
271
Ⅱ s(A)+ l(A+B) 140 C
• •
* tA
l(A+B) a1
• 321
s(B)开始析出
•
b1
•
Ⅲ l(A+B) + s(B)
b2
E
•
a2
Ⅳ s(A)+s(B) wE
• D
•
• •
•
• • ••
/s
Bi(A)
wB
Cd(B)
25
§6-8 生成化合物的二组分凝聚系统相图
CS R
系统中实际可发生的反应数
R
物质的量符合反应的化学计量数之比
如有化学反应：A + B→ D→→C = 3 –1 – 0=2, 二组分系统若反应变为：A + B→ D + E→→C =4 – 1 – 1=2, 二组分系统
Bi(s) + l
开始析出Bi (s) 两相平衡 l +Cd(s) F=1-2+1=0 Bi(s)+Cd(s) Bi(s) 降温F=1-1+1=1

实验六步冷曲线法绘制二元合金相图

实验六步冷曲线法绘制二元合金相图一、目的要求1. 用热分析法测熔融体步冷曲线，再绘制绘Bi-Sn二元合金相图。

2. 了解热分析法的实验技术及热电偶测量温度的方法。

二、实验原理1.相图相图是多相（二相或二相以上）体系处于相平衡状态时体系的某些物理性质（如温度或压力）对体系的某一变量（如组成）作图所得的图形，因图中能反映出相图平衡情况（相的数目及性质等），故称为相图。

由于相图能反映出多相平衡体系在不同自变量条件下的相平衡情况，因此，研究多相体系相平衡情况的演变（例如钢铁及其它合金的冶炼过程，石油工业分离产品的过程），都要用到相图。

由于压力对仅由液相和固相构成的凝聚体系的相平衡影响很小，所以二元凝聚体系的相图通常不考虑压力的影响，而常以组成为自变量，其物理性质则取温度。

2.热分析法测绘步冷曲线热分析法是绘制相图常用的基本方法。

其原理是将体系加热融熔成一均匀液相，然后让体系缓慢冷却，用体系的温度随时间的变化情况来判断体系是否发生了相变化。

记录体系的温度随时间的变化关系，再以时间为横坐标，温度为纵坐标，绘制成温度--时间曲线，称为步冷曲线（如图6－1）。

从步冷曲线中一般可以判断在某一温度时，体系有无相变发生。

当系统缓慢而均匀地冷却时，若系统内无相的变化，则温度将随时间而均匀地改变，即在T-t曲线上呈一条直线，若系统内有相变化，则因放出相变热，使系统温度变化不均匀，在T-t图上有转折或水平线段，由此判断系统是否有相变化。

对于二组分固态不互溶凝聚系统（A-B系统），其典型冷却曲线形状大致有三种形态，见图6－1所示。

图6－1(a) 图6－1(b) 图6－1(c)图6－1(a)体系是单组分体系。

在冷却过程中，在a～a1段是单相区，只有液相，没有相变发生，温度下降速度较均匀，曲线平滑。

冷却到a1时，达到物质的凝固点，有固相开始析出，两相共存，自由度为零，温度保持不变，冷却曲线出现平台（温度不随时间而改变）。

当到达a1′点液相完全消失，系统成为单一固相，自由度为1，此后随着冷却，温度不断下降。

第六章相平衡(5版)

杠杆规则
wB(α) wB wB(β)
m(α) m(β)
m wB wB m wB wB
m wB wB m wB wB
n xB xB n xB xB
m wB wB m wB wB
第六章相平衡
相律
相和相数
相就是系统中物理性质和化学性质完全
相同的均匀部分，相与相之间有相界面。
系统内相的数目为相数，用P表示。
自由度和自由度数
自由度是指维持系统相数不变情况下，可以独立改变的变量（如温度、压力、组成等），其个数为自由度数，用F表示。
相律的主要目的是确定系统的自由度数，即独立变量个数。
自由度数
F ( P S 2) [ P S ( P 1) R R ' ] (S R R' ) P 2 CP2
相律表达式
相律
自由度：把能够维持系统原有相数而可以独立改变的变量叫做自由度。这种变量的数目叫做自由度数。相律：F = C - P + 2 C为系统的组分数，等于化学物质的数目减去独立的化学平衡反应数目，再减去独立的限制条件数目。
n x xB B n xB xB
n x xB B n xB xB
三相平衡
二组分三相平衡：F=2-3+1=1

1. γ相组成一定介于α相和β相组成之间； 2. α相和β相的质量的变化或物质的量的变化符合杠杆规则。
温度-组成图
根据纯液体在不同温度下蒸气压数据，可计算获得温度-组成图。
' * ' 101.325kPa p * 1 x p A B B xB * * ' p* p p x A B A B

6-47 二组分固态不互溶系统液—固平衡相图

2 673
(1) 指出各区域和水平线
A
AMB时系统中的相和自由 473
度数。
(2) 分别画出自点a和点b
开始的冷却过程的步冷曲
LiCl 20
线，并指出其间的相变化。
ab
1
N
3
M
B
4
40
60
wKCl
80 KCl
解： (1).
相区 1 2 3 4
相态 l
l+LiCl(s) l+KCl(s) LiCl(s)+KCl(s)
的两端和交点上，三相线上F=0； (3) 图中垂直线表示纯组分。如果是稳定化合物，垂直线
顶端与曲线相交；如果是不稳定化合物，垂直线顶端与水平线相交，呈“T”字形； (4) 围成单相固溶体的线段中不含三相线； (5) 两相平衡共存区内均可适用杠杆规则。
6.16
解：(1)
加冷热却 l
加冷热却l
液相 l
F=2
l
F=2
l
F=2
l
F=1
F=1
F=1
F=1 F=1
(2) 三相线abc上平衡关系： C(s) 加冷热却l
三相线def上平衡关系： l β 冷加却热 C(s)
(3)
a
析出α
液相消失
b
析出β
析出C(s) 液相消失
析出β
(4) b点样品冷却到t1，l和β两相平衡共存，由图读出两相的组成：
(2) 系统有一转变温度
t
l
a
b l+
L S1 c S2 l+
Q 三相线LS1S2： l β 冷加却热 α 对应温度：转变温度

二组分固液相图的绘制

实验四二组分固-液相图的绘制一、目的与要求1．用热分析法(步冷曲线法)测绘Pb—Sn二组分金属相图。

2．了解固液相图的特点，进一步学习和巩固相律等有关知识。

二、原理较为简单的二组分金属相图主要有三种:一种是液相完全互溶；凝固后，固相也能完全互溶成固体混合物的系统，最典型的为Cu-Ni系统；另一种是液相完全互溶而固相完全不互溶的系统，最典型的是Bi—Cd系统；还有一种是液相完全互溶，而固相是部分互溶的系统，如Pb—Sn系统。

热分析法(步冷曲线法)是绘制相图的基本方法之一。

它是利用金属及合金在加热和冷却过程中发生相变时，潜热的释出或吸收及热容的突变，来得到金属或合金中相转变温度的方法。

通常的做法是先将金属或合金全部熔化，然后让其在一定的环境中自行冷却，并在记录仪上自动画出(或人工画出)温度随时间变化的步冷曲线(见图12-1)。

当熔融的系统均匀冷却时，如果系统不发生相变，则系统的温度随时间的变化是均匀的，冷却速率较快(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放热效应，所以系统的温度随时间变化的速率发生改变，系统的冷却速率减慢，步冷曲线上出现转折(如图中b点)。

当熔液继续冷却到某一点时(如图中c点)，此时熔液系统以低共熔混合物的固体析出。

在低共熔混合物全部凝固以前，系统温度保持不变，因此步冷曲线上出现水平线段(如图中cd 线段)；当熔液完全凝固后；温度才迅速下降(如图中de线段)。

由此可知，对组成一定的二组分低共熔混合物系统，可以根据它的步冷曲线得出有固体析出的温度和低共熔点温度。

根据一系列组成不同系统的步冷曲线的各转折点，即可画出二组分系统的相图(温度-组成图)。

不同组成熔液的步冷曲线对应的相图如图12-2所示。

用热分析法(步冷曲线法)绘制相图时，被测系统必须时时处于或接近相平衡状态，因此冷却速率要足够慢才能得到较好的结果。

三、仪器与试剂SWKY-1型金属相图炉一台，微电脑温度控制仪一台，铂电阻温度计一支，样品管六支。

相平衡状态图——(Phase diagram)

一、相平衡状态图研究的内容
• （2）图解法 • 采用实验的方法测出处于相平衡体系的T、P、xB的实验数据，绘制成图，这种图叫做相平衡状态图，简称相图。
• 2、研究内容及方法
• （1）相律 — 相平衡系统遵循的普遍规律 • （2）介绍几类相图 • （3）掌握相图的绘制、阅读和应用 • ◆阅读 — 图上点、线、面的意义，如何从相图上读出 • 一个系统的相变化过程 • ◆应用 — 懂得什么问题要籍助于相图来解决。
应数目R，再减去独立的限制条件R’，即 C = S－R－R’
二、相律（Phase rule）
• 2、相律的推导：
• • • • • • •
●
设任意一个处于相平衡的系统，物种数为S，相数为P，问该相平衡系统的强度性质中的独立变量数目—— 自由度数 F = ？ ① 总变量数：系统中任一相()的强度变量有 T 、P、xB (B = 1，2……S) 一个相有（2 + S）个强度性质系统有P个相，强度变量总数 = （2 + S）· P 按照数学原理，变量间若有一个等式，就减少一个独立变量，自由度数F = 强度变量的总数—系统中各变量间的独立关系式数目
• • • • • • 将相律用于单组分系统 F= C－P + 2 = 1－P+2 = 3－P ★Fmax= ？一个系统至少要有一相，当Pmin= 1，自由度取最大值 Fmax= 1-1+2 =2 最多有二个独立的强度变量，用P — T图可完整描述。 ★Pmax= ？，系统最小的自由度为0，∴当F = 0时，系统的相数最多， Pmax=3－F =3。单组分系统最多只能三相共存，此时F = 0，若 T、P任一项有微小变化，都会使三相中的一相或二相消失。
相平衡状态图——(Phase diagram)