5相图研究方法-相图的表示分析

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第5章相图

物质统称为水型物质.
2.可逆与不可逆多晶转变
z 多晶转变相图 4个单相区
晶型II熔融曲线
晶型转变线晶型I的升华曲线
熔体的蒸气压曲线
3相平衡点：晶型II的升华曲线晶型II、熔体和气相
3相平衡点：晶型I、II和气相
z 多晶转变相图（介稳平衡态）
过热晶型I熔融曲线过热晶型I的介稳单相区
过冷熔体的介稳单相区
硅钙石：不一致熔各种高炉矿渣中
水泥熟料生产重要
9%体积效应
C2S：一致熔融化合物具有复杂的多晶转变 C3S：不一致熔融化合物
2150℃ ~ 1250℃
IV. 三元系统相图
对于三元凝聚态系统， C=3，n=1（T）
相律：F = C－P + n = 4－P
Fmin = 0，Pmax = 4 Pmin = 1，Fmax = 3
z 自由度（F）
在温度、压力、组分浓度等可能影响系统平衡状态的变量中，可以在一定范围内任意改变而不会引起旧相消失或新相产生的独立变量数目.
z 组分及独立组分（C）
组分系统中每个能独立分离出来，并能独立存在的化学纯物质. 独立组分足以表示系统中各个相的组成所需的组分的最小数目.
C = 组分数－独立的化学反应数－独立的限制条件数
M’熔体的结晶路程
液相点
L M’
1
F=2
L→S F=1
3
L→S F=1
5
固相点
L→S 2
4 L→S
6S
M
⑦ 形成有限固溶体的二元相图
B在A中形成的固溶体
SA(B)的溶解度曲线
B在A中的最大固溶度
A在B中的最大固溶度
A在B中形成的固溶体

物质的相变与相图分析

物质的相变与相图分析相变是物质在特定条件下由一种物理状态转为另一种物理状态的过程，是物质世界中一种普遍存在的现象。

相图则是描述物质在不同温度、压力条件下相变行为的图示。

在本文中，我们将探讨物质的相变与相图分析的相关知识。

一、相变的概念与分类相变是物质由一个特定的物理状态转变为另一个特定的物理状态的过程。

根据相变发生时物质性质的变化，相变可分为一级相变和二级相变两类。

一级相变指的是物质在相变温度下，在压强不变的情况下，物质从一个相转变为另一个相，这种相变过程伴随着潜热的吸收或释放，温度保持不变。

例如，水从液态转变为固态的冰，或从液态转变为气态的水蒸气，都是一级相变。

二级相变则是指物质在相变温度下，在压强不变的情况下，物质由一个相转变为另一个相，这种相变过程伴随着物理性质的连续改变，常常以某种物理量的奇点出现。

例如，铁的铁磁性相与顺磁性相之间的相变即为二级相变。

二、相图的基本概念与表示方法相图是描述物质在不同温度和压力条件下，不同相之间的相变关系的图示。

在相图中，常用坐标表示温度和压力，不同的相在相图中用不同的区域表示。

以水的相图为例，水的相图一般用P-T（压力-温度）坐标表示。

在常压下，从低温到高温，水会经历固态、液态和气态三种相。

相图中，水的固态区域用蓝色表示，液态区域用红色表示，气态区域用黄色表示。

相图中还会标明物质在不同相下的相变温度和相变压力。

除了P-T相图外，还有其他类型的相图，如组分-温度（C-T）相图，用来描述多组分体系在不同温度下的相变行为。

三、相图分析的应用相图分析在实际应用中有着广泛的作用。

首先，相图分析可用于预测物质在不同条件下的相变行为，为实验设计提供理论依据。

例如，相图分析可以帮助确定合金在不同温度下的相变行为，为材料设计和优化提供指导。

其次，相图分析可用于解释物质的性质和行为。

通过相图的分析，可以了解物质不同相的稳定性，以及相变温度和压力对物质性质的影响。

这对于理解物质的物理化学性质具有重要意义。

物态变化及相图分析

物态变化及相图分析物态变化是物质在不同温度和压力下发生的状态变化，常见的物态变化包括固体-液体相变、液体-气体相变和固体-气体相变。

相图是表示物质在不同温度和压力下的相变关系的图表或图形。

固体-液体相变是物质从固体状态转变为液体状态的过程。

当物质受到加热时，其分子或原子的热运动增强，分子间的相互作用减弱，使得固体的结构破坏，进而转变为液体。

相图中，固体-液体相变通常以熔点标示，即物质从固体状态转变为液体状态的温度。

熔点随着压力的变化而变化，通常情况下，压力增加会提高熔点，因为压力可以通过增加分子的密集程度来增加相互作用。

液体-气体相变是物质从液体状态转变为气体状态的过程。

当物质受到加热时，液体内部的分子具有足够的能量克服相互作用，从而脱离液体表面进入气相状态。

相图中，液体-气体相变通常以沸点标示，即物质从液体状态转变为气体状态的温度。

和熔点类似，沸点也会随着压力的变化而变化，一般来说，增加压力会提高沸点，因为压力增加会增加液体内部的分子间相互吸引力。

固体-气体相变是物质直接从固体状态转变为气体状态的过程，即不经过液体状态。

这种相变过程被称为升华。

一些物质在常规的温度和压力下会直接升华，例如干冰，即固态二氧化碳，在室温下升华为气体状态。

相图中，升华可以通过斜向的相变曲线来表示。

相图是研究物质状态变化的重要工具。

以水的相图为例，我们可以观察到在常压下，水的固液相变点为0°C，液气相变点为100°C。

同时，我们可以通过改变压力来研究相图的变化，例如提高压力，在高压下水的升华点将会升高，即温度更高的条件下，水仍能保持固态。

相图不仅可以描述单一组分的物质状态变化，还可以研究混合物的相变关系。

例如，当两种物质的液体混合物在一定温度下发生相分离时，相图可以描述液-液相变点。

相图中标示的相平衡曲线可用于确定混合物中组分的比例和相变条件。

在工程和化学领域，相图的分析对于材料的合成和设计尤为重要。

相图和相图化学(五)

9
固溶体和机械混合物的区别？固溶体和机械混合物的区别？固溶体是以原子尺度相混合，是单相均匀的。 ฀ 固溶体是以原子尺度相混合，是单相均匀的。机械混合物不是均匀的单相而是多相。械混合物不是均匀的单相而是多相。
固溶体和(化学计量)化合物的区别？฀ 固溶体和(化学计量)化合物的区别？固溶体一定是多组分两组分形成固溶体时，固溶体一定是多组分，A和B两组分形成固溶体时，之间不存在确定的物质的量比值， A和B之间不存在确定的物质的量比值，而形成化学计按确定的物质的量比值(m∶n) 量化合物A 量化合物AmBn时，A和B按确定的物质的量比值(m∶n) 化合。固溶体的组成可改变，化合。固溶体的组成可改变，其性质也会随之而发生变化，而化学计量化合物，它的组成和性质是一定的。变化，而化学计量化合物，它的组成和性质是一定的。
17
5.有限固溶体的二元系统相图 5.有限固溶体的二元系统相图
组分A 组分A、B间在液态下无限互溶，固态下可以形成间在液态下无限互溶，固态下可以形成下无限互溶固溶体但溶解度有限，不能以任意比例互溶。固溶体但溶解度有限，不能以任意比例互溶。有两种类型：类型：（1）低共熔点型-共晶相图低共熔点型金属材料中Al-Si、金属材料中Al-Si、 Al Pb-Sn、Ag-Au等合 Pb-Sn、Ag-Au等合陶瓷材料MgO 金、陶瓷材料MgO CaO系中都具有共 -CaO系中都具有共晶相图。晶相图。
5
相律应用举例：相律应用举例： 700℃时的石墨 Fe、时的石墨、〔例1〕在700℃时的石墨、Fe、FeO 与另一个含有 CO及的气体混合，存在下列平衡： CO及CO2的气体混合，存在下列平衡：
试问此混合平衡体系的自由度数为多少？试问此混合平衡体系的自由度数为多少？〔解〕 C＝5-2＝3 p＝４（气体、石墨、Fe、FeO）气体、石墨、Fe、FeO） 1＝ ∴f ＝C－P＋1＝3 – 4 + 1＝0

物理学中的相变和相图分析

物理学中的相变和相图分析相变和相图是物理学中非常重要的概念。

在材料科学、化学、地球物理学以及其他许多领域中，相变和相图都起着至关重要的作用。

本文将深入探讨相变和相图的概念、应用以及实验方法。

一、相变的概念和分类相变是指物质在外部条件改变（如温度、压力等）下发生的物态改变。

常见的相变有固体-液体相变、液体-气体相变以及固体-气体相变等。

相变的条件称为相变点，相变点通常用相图来描述。

根据相变的性质，相变可以分为几种类型。

一种是一级相变，如水的冰点相变。

在这种相变中，物质的状态会急剧地改变，例如固体变为液体，同时物质的热容和温度也会发生明显变化。

另一种是二级相变，如水的沸点相变。

在这种相变中，物质的状态也会改变，但相变过程中物质的热容和温度没有任何明显变化。

二、相图的概念相图是描述物质在相变条件下的状态的图表。

在相图中，横轴通常表示温度，纵轴通常表示压力或浓度。

不同的物质有不同的相图，每个相图都有其特定的相变点和相变曲线。

相图的制备需要大量的实验数据和计算，因此相图在材料科学、化学等领域中有着广泛的应用。

三、相图的实验方法制备相图需要进行许多实验，其中最重要的是相平衡实验。

相平衡实验通常需要使用稳定的实验装置和各种各样的传感器来测量物质的温度、压力等参数。

在实验过程中，需要逐步改变条件，例如逐渐降低温度或增加压力，使物质逐步达到平衡状态。

这种实验需要高度专业化的技术和仪器，因此相平衡实验通常需要在大型实验室或研究中心中进行。

除了相平衡实验以外，还有许多其他的实验方法可以用于制备相图。

例如热分析法、差热分析法等。

这些方法可以直接或间接地测定物质的热容、热导率、热膨胀系数等物理性质，通过计算和分析获得相图中的数据。

四、相图的应用相图在材料科学中有着广泛的应用。

例如，相图可以用于预测合金在不同温度下的微观结构以及物理性质，从而优化合金的制备过程。

相图还可以用于研究碳水化合物的结构和物理性质，解决食品加工和保存等问题。

材料科学基础第5章相图剖析

dG i dni i dni

由于所以
dni dni
dG (i i )dni
在相和相处于平衡时，dG=0 ，故：
i i
即两相平衡的条件是两相中同一组元的化学位相等。此时，在两相之间转移趋于平衡。若多元系中有C个组元，P个相，则它们的相平衡条件可以写成：
由热力学原理可知，当组元在不同相间转移时，将引起体系自由能的变化。对于一个多元系，这种自由能变化可用下式表示：
dG Vdp SdT
dn
i
i
在等温等压条件下，可简化为：
dG
dn
i
i
如果体系中只有和两相，当极少量(d n i)的 i 组元从相转移到相中，则B
Pb
10
20
30
40
50
60
70
80
90
500 400 tA 300 327.5℃ 231.9℃ M α +L 183℃ 19 α +β F Pb 10 20 30 40 50 60 70 80 90 G Sn E 61.9 L+β N β 97.5 L
200 α 100
tB
W W1 W2
2的质量 Wx W1 x1 体系中相 W21 x 体系中相的质量体系中物质的总质量 2
t1 t2 M R P Q
L1
L2 L E x x2 20 40 K S N B 100
由上两式可得：
体系中相1 相中 B2 组元的含量 B 中组元的含量 B组元的含量
W1 (x x1 ) W2 (x 2 x)
1083
时间
Cu 0
30

相图知识简介

实验方法建立相图：实验方法建立相图：（1）.动态垂直截线法合金A-B系相图：每一种组分配比下对合金熔化、混合均匀，测定其缓慢冷却。相变相应物理化学性质的突变。 eg.热分析法：温度随时间的变化 123456 A 1 .8 .6 .4 .2 0(取间隔0.2) B.0 .2 .4 .6 .8 1 （2）静态水平截线法：适用测定固态固态下发生的转变固态取一系列不同成分的合金，在不同温度下，长时间加热保温，建立平衡态，然后将试样迅速放入冷却液中使其急冷，以保持高温时的平衡状态，在室温下测定样品某系参数（X射线测点阵点常数）和性能（电阻等），发生转变的相应相变。
相图知识简介
相图知识简介
2010.11
刘书婷10108101
Contents
1 2 3 4 相图的建立相图的基本种类（举例）相图的基本种类（举例）规律小结（二元相图）规律小结（二元相图）应用
相图的建立
相图：表示材料相的状态和温度及成分关系的综合图形，其表示的相的状态是平衡态（在一定温度和成分条件下热相图力学最稳定、H最低的状态）表示方法：Y:温度 X:组分：质量分数和摩尔分数（二者可换算）表示方法
～固体相变固体从一个固相转变到另一个固相，至少伴随三种变化之一：(1)晶体结构的变化，如同素异构转变；(2)化学成分的变化，只有成分变化没有相结构的变化；(3)有程序度的变化，如磁性转变、超导转变。驱动力：过冷度（新相与母相的体积自由能差）过程：成核和生长特点：（1）固体相变阻力大（2）原子迁移率低（3）非均匀成核等。
相图的基本种类（举例）
（2）共晶相图 Pb-Sn相图（3）包晶相图 Pt-Ag相图
a相通过分支在b相上长大，b又分支在 a相上长大,最后形成两相交替排列的形状。

微分方程的相图法与定性分析

微分方程的相图法与定性分析微分方程是数学中重要的研究对象，广泛应用于自然科学、工程技术和社会科学等领域。

其中，相图法和定性分析是微分方程研究中常用的方法。

本文将介绍微分方程的相图法和定性分析，并探讨其在实际问题中的应用。

一、相图法的基本概念相图法是一种通过绘制微分方程解的轨迹图来研究微分方程行为的方法。

在相图中，横轴表示自变量，纵轴表示因变量，每个点代表微分方程解的一个状态。

通过观察相图的形状和轨迹的走向，可以得到微分方程解的一些重要信息，如稳定性、周期性等。

二、相图法的应用举例以一阶线性微分方程为例，考虑一个简单的弹簧振子系统。

该系统的运动方程可以表示为：m * x'' + k * x = 0其中，m为质量，k为弹簧的劲度系数，x为位移。

通过对该方程进行变换，可以得到关于速度v的一阶微分方程：m * v' + k * x = 0将上述方程化为标准形式：v' = -k * x / m利用相图法，可以绘制出相图，观察振子的运动状态。

在相图中，可以观察到振子的轨迹是一个椭圆形状，且椭圆的大小和形状与初始条件有关。

如果振子处于平衡位置附近，椭圆的长轴较小，表明振子的振动幅度较小，系统稳定。

如果振子偏离平衡位置较远，椭圆的长轴较大，表明振子的振动幅度较大，系统不稳定。

三、定性分析的基本原理定性分析是通过对微分方程进行数学推导和分析，得到微分方程解的一些性质。

通过对微分方程解的性质进行分析，可以得到微分方程解的稳定性、周期性等重要信息。

定性分析的基本原理是将微分方程转化为一个更简单的形式，如线性方程、二阶方程等，从而得到微分方程解的一些特征。

通过对微分方程解的特征进行分析，可以得到微分方程解的定性行为。

四、定性分析的应用举例以一阶非线性微分方程为例，考虑一个经典的生物学模型——Logistic模型。

该模型可以描述一个种群的增长过程，其方程可以表示为：dy/dt = r * y * (1 - y/K)其中，y表示种群数量，t表示时间，r为增长率，K为环境容量。

相图分析(课堂PPT)

A
在一定温度下，由一
B
定成分的液相同时结
晶出两个成分和结构
都不相同的新固相的
转变称作共晶转变或
共晶反应。 5
❖共晶反应的产物，即两相的机械混合物称共晶体或共晶组织。
❖发生共晶反应的温度称共晶温度。
❖代表共晶温度和共晶成分的点称共晶点。
6
具有共晶成分的合金称共晶合金。在共晶线
上，凡成分位于共晶点以左的合金称亚共晶合
金；位于共晶点以右的合金称过共晶合金。
凡具有共晶线
A
成分的合金液体冷却到共晶
L+
B
C
D
温度时都将发
生共晶反应。
7
合金的结晶过程
8
含Sn量小于C点合金(Ⅰ合金)的结晶过程在3
点以前为匀晶转变，结晶出单相固溶体，这种直
接从液相中结晶出的固相称一次相或初生相。
.2
9
❖温度降到3点以下，固溶体中的Sn过饱和，由于晶格不稳，开始析出（相变过程也称析出）新相— 相。由已有固相析出的新固相称二次相或次生相。
共晶相图
❖当两组元在液态
温度（℃）
下完全互溶，在
固态下有限互溶，
并发生共晶反应
时所构成的相图
称作共晶相图。 Pb
成分（wt%Sn）
Sn
Pb-Sn合金相图
1
❖⑴ 相图分析
A
❖相：相图中有L、、
B
三种相。
2
❖相区：相图中有三个单 A 相区： L、、；三
B
个两相区： L+、 L+、+ ；一个三相区：即水平线CED。
两相机械混合物的合金: 性能与合金成分呈直线关系，是两相性能的算术平均值。

相图分析——精选推荐

相图分析物理化学复习总结之相平衡f组分数，⾃由度，相图，相点，露点，泡点，共熔点，(连)结线，三相线，步冷(冷却)曲线，低共熔混合物(固相完全不互溶)本章主要要求掌握相律的使⽤条件和应⽤，单组分和双组分系统的各类典型相图特征、绘制⽅法和应⽤，利⽤杠杆规则进⾏有关计算1、相律： F = C - P + n , 其中：C=S-R-R’U+ }3 Q0 G- D4 L$ \6 e- D) l(1) 强度因素T，p可变时n=2/ n) \+ r' I3 G" P5 [3 q* A) f(2) 对单组分系统：C=1, F=3-P j(3) 对双组分系统：C=2，F=4-P；应⽤于平⾯相图时恒温或恒压，F=3-P。

Y% z2 ]7 h' z5 d- X- 2、相图(1)相图：相态与T，p，x的关系图，通常将有关的相变点联结⽽成。

(2)实验⽅法：实验主要是测定系统的相变点。

常⽤如下四种⽅法得到。

4 Z r! M- J2 u! s( _. ms 对于⽓液平衡系统，常⽤⽅法蒸⽓压法和沸点法；" A+ d4 S0 D/ v! r液固(凝聚)系统，通常⽤热分析法和溶解度法。

$ l( m3 N$ j5 a" ^3、单组分系统的典型相图对于单组分系统C=1，F=C-P+2=3-P。

当相数P=1时，⾃由度数F=2最⼤，即为双变量系统，通常绘制蒸⽓压-温度(p-T)相图，见下图。

(a) 正常相图(b) ⽔的相图(c) 硫的相图图6-1 常见的单组分系统相图/ ]. g/ W. Y' n* ?" ^# _⼆组分系统的相图j类型：恒压的t-x(y)和恒温的p-x(y)相图。

相态：⽓液相图和液-固(凝聚系统)相图。

5 f% ^( `8 E0 e; h; W! y1 |8 SB(1)⽓液相图根据液态的互溶性分为完全互溶(细分为形成理想混合物、最⼤正偏差和最⼤负偏差)、部分互溶(细分为有⼀低共溶点和有⼀转变温度的系统)和完全不溶(溶液完全分层)的相图。

相图

63
结晶过程：包晶线以下，L, α对β过饱和－界面生成β－三相间存在浓度梯度－扩散－β 长大－全部转变为β。
室温组织： β或β＋αⅡ。
64
2 成分在C-D之间合金的结晶结晶过程：α剩余；室温组织：α＋β＋αⅡ＋βⅡ。
65
3 其他平衡结晶过程及其组织
66
三、不平衡结晶及其组织异常α相导致包晶偏析〔包晶转变要经β扩
③ 室温组织（α＋βⅡ）其中βⅡ一般分布于相界面上，有时也在晶内析出，呈细小颗粒状。
相对量计算：
4g
f
100 % fg
II
4f fg
100 %
35
2共晶合金的结晶过程 ① 凝固过程（冷却曲线、相变、组织示意图）。
36
② 组织：共晶转变刚好结束后的组织:(αm＋βn) 室温组织:(α＋β＋αⅡ＋βⅡ)(二次相为脱熔转变产物）（因为二次相依附共晶体中的同类相析出，因此难以辨别）通常室温组织：
共晶组织：共晶转变产物。（是两相混合物）
26
一、相图分析（相图三要素） 1 点：纯组元熔点；最大溶解度点；共晶点（是亚共晶、过共晶合金成分分界点）等。 2 线：液相线（结晶开始）、固相线（结晶结束线）；溶解度变化曲线。
Pb-Sn相图 27
3 区： 3个单相区（L、α、β）； 3个两相区（L+α、L+β、α+β）； 1个三相线（区）。
（α＋β）共晶体
37
③共晶合金结晶过程中的相的相对量计算。
恰好要发生共晶反应时：L相，相对量：100 ％；
共晶反应过程中：三相（L+α＋β）,不适用杠杆定律；
共晶反应刚好结束：两相（αm＋βn）
m
en 100% mn

相图的绘制和解读方法介绍

相图的绘制和解读方法介绍相图，即相容性图，是描述物质在不同温度和压力下的相变关系的图表。

相图能够帮助科学家们了解物质的相态转变规律，从而在材料研究、工艺制备和能源开发等领域发挥重要作用。

本文将介绍相图的绘制和解读方法，以期帮助读者更好地理解和应用相图。

一、相图的基本概念相图是以温度和压力为坐标轴，将物质的不同相态（如固态、液态、气态等）在相图中进行绘制的图表。

相图中的曲线表示了相变的边界，曲线上方表示一种相态，曲线下方表示另一种相态，曲线上的点表示两种相态共存的状态。

相图中的相变曲线可以分为平衡曲线和非平衡曲线，平衡曲线表示物质在平衡状态下的相变边界，而非平衡曲线则表示物质在非平衡状态下的相变边界。

二、相图的绘制方法相图的绘制需要获取物质在不同温度和压力下的相变数据，然后将这些数据绘制在相图上。

一般来说，相图的绘制可以通过实验和计算两种方法来进行。

实验方法是通过在实验室中对物质进行相变实验，测量不同温度和压力下的相变点，并将这些数据绘制在相图上。

这种方法的优点是准确性高，但是实验过程较为繁琐，需要较长的时间和大量的实验数据。

计算方法是通过利用物质的热力学性质，运用热力学模型和计算软件来计算不同温度和压力下的相变点，并将这些数据绘制在相图上。

这种方法的优点是快速、方便，但是需要准确的热力学参数和计算模型的支持。

三、相图的解读方法相图的解读可以帮助我们了解物质的相态转变规律，从而指导材料研究和工艺制备。

下面介绍几种常用的相图解读方法。

1. 相图的平衡区域解读相图中的平衡区域是指相图中曲线上方的区域，表示两种相态共存的状态。

通过观察平衡区域的形状和大小，可以了解物质的相变稳定性和相变速率。

平衡区域越大，相变稳定性越好，相变速率越慢。

2. 相图的相变温度解读相图中的相变温度是指曲线上的点，表示两种相态共存的状态。

通过观察相变温度的变化趋势，可以了解物质的相变温度范围和相变类型。

相变温度的变化趋势可以帮助我们优化材料研究和工艺制备的温度条件。

相律分析及相图表示

(2)完全互溶的固溶体相图 T/oC
T
a
L
P
L+A
L+C
E A+C
A
3
b
L
C
L+B
B
D
C+B
C
B
(3) 组成3在P点转溶，在L＋BC时L＋B同时消失， P点是转溶点又是析晶终点。
T
4
b
a
L
P
F
L+A
TE E
L+C L
A+C
A
L+B D
H C+B
C
B
熔体4 L
L C F [D , (C)]
p=1 f=2
p=2 f=1
E(液相消失)[L ，A＋C]
P
L＋(B)C
E
析晶终相 A＋C B＋C C A＋C
3) 形成固溶体的相图
(1) 固溶体的种类 ①置换型：两种组分粒子 (分子、原子、离子 )大小接近，在晶格中互相取代而形成。如: Au-Ag, Ni-Cu,
②间隙型：两种组分的粒子尺度相差较大，由小粒子镶嵌在大粒子晶格的空隙里而形成，如： Fe - C, Ni - C 等
P[D ，晶体B消失＋C] LP C p=2 f=1
L A+C E[H , C+(A)]
E(液相消失)[O , A+C]
p=3 f=0
2
b
T
M
a
L
L+A E A+C
P D
L+C
L+B
J
F
B+C
L C
B

第六章_相平衡与相图

二元相图的八种类型：
1、具有低共熔点的二元系统； 2、生成一致熔融化合物的二元系统；
3、生成不一致熔融化合物的二元系统；
4、固相中有化合物形成或分解的系统； 5、具有多晶转变的系统； 6、具有液相分层的系统； 7、形成连续固溶体的系统； 8、形成不连续固溶体的系统。
学习相图的要求：
1、相图中点、线、面含义； 2、析晶路程； 3、杠杆规则；
（4）、相图的作用
① 知道开始析晶的温度，析晶终点，熔化终点的温度； ②平衡时相的种类； ③ 平衡时相的组成；预测瓷胎的显微结构预测产品性质 ④ 平衡时相的含量。
2．具有一个同成分熔融化合物的二元系统相图
同成分熔融化合物又称为一致熔融化合物，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，故称为一致熔融或同成分熔融，
这类系统的典型相图如左图所示。 a F 组元A和组元B生成的化合物A B L P m n 加热到Tp温度分解为P点组成的 L+AmBn L+A TE 液相和B晶相，因此AmBn是一个 J I E 不一致熔融化合物。 A+AmBn AmBn+B
L+B K D A
AmBn
T
b
B
（1）相图分析
aE线：是与晶相A平衡的液相线； T bP线：与晶相B平衡的液相线； L+B D a F PE线：与化合物AmBn平衡的液相线 L P E点：无变量点，是低共熔点，在E点 L+AmBn L+A TE 发生的相变化为:LE↔A+AmBn J I E P点：转熔点，在P点发生相变化是 A+AmBn AmBn+B LP+B↔AmBn。
第五章相平衡与相图（2）

相图的绘制与解读方法研究

相图的绘制与解读方法研究相图是材料学中一种重要的图形工具，用于描述不同组分在不同温度和压力下的相平衡关系。

相图的绘制和解读对于理解材料的相变行为、相互作用以及材料性能的优化具有重要意义。

本文将探讨相图的绘制方法、解读技巧以及其在材料研究中的应用。

一、相图的绘制方法相图的绘制通常基于实验数据和理论计算结果。

实验数据可以通过热力学实验、相平衡实验和相图测量等手段获得。

理论计算方法包括热力学模型、相平衡计算和计算机模拟等。

绘制相图的一般步骤如下：1. 数据收集：收集实验数据或理论计算结果，包括组分浓度、温度、压力等。

2. 数据处理：对收集到的数据进行整理和处理，包括数据清洗、数据插值和数据拟合等。

3. 绘图软件：选择适合绘制相图的软件，例如Matlab、Origin等。

根据数据的特点选择合适的图形类型，如等温线图、等压线图、相图等。

4. 绘图参数设置：根据实验或理论计算的要求，设置绘图参数，包括坐标轴范围、刻度、标签等。

5. 绘图：根据处理后的数据和绘图参数，进行相图的绘制。

二、相图的解读方法相图的解读是理解材料相变行为和相互作用的关键。

以下是一些常用的相图解读方法：1. 相区分析：根据相图中不同相区的分布和形态，分析材料的相变行为和相互作用。

相区分析可以帮助我们了解相变的温度范围、相变的类型以及相变过程中的相互转化关系。

2. 相平衡分析：通过相图中的相平衡线，分析不同相之间的平衡关系。

相平衡分析可以帮助我们了解相变的热力学平衡条件，以及相变过程中的相互作用和相变速率。

3. 相变路径分析：根据相图中的相区分布和相平衡线，分析材料在不同温度和压力下的相变路径。

相变路径分析可以帮助我们了解相变的动力学过程和相变的机理。

4. 相图预测：通过已有的实验数据和理论计算结果，预测材料在未知条件下的相图。

相图预测可以帮助我们设计新材料、优化材料性能以及指导实验设计。

三、相图在材料研究中的应用相图在材料研究中有着广泛的应用。

第五章相图

L L+
o

L wB o wB
w B
B
A
wB
% — 相的相对量；L% — L相的相对量
杠杆定律只适用于处于平衡状态的两相区，且对相的类
型不作限制。
5-2 二元匀晶相图
三、固溶体的非平衡凝固
固溶体的凝固依赖于组元原子的扩散，要达到平衡凝固，必须有足够的时间使扩散进行充分，但在实际生产条件下，液态材料浇铸后的冷却速度较快，在每一温度下不能保证足够的扩散时间，从而使凝固过程偏离平衡条件，
一、相图分析
匀晶转变：由液相中直接结晶出单相固溶体的过程。匀晶相图：只发生匀晶转变的相图。二元匀晶相图中，两组元在液态、固态均无限互溶。绝大多数的二元相图都包括匀晶转变部分；有些二元合金如CuNi、AuAg、AuP等只发生匀晶转变，其相图均为匀晶相图。
5-2 二元匀晶相图
临界点：a点—纯Cu的熔点；
5-3 二元共晶相图
单相区：液相L相区固相相区固相相区两相区：L + 相区 L + 相区
wSn /%
+ 相区
PbSn二元共晶相图
三相区：L + + 相区（men水平线）
5-3 二元共晶相图
共晶转变：由某一成分的液相在恒温下同时结晶出两个成分不同的固相的转变。共晶温度：发生共晶转变的温度。
70Ni 50Ni 30Cu Ni 30Ni 50Cu 70Cu 1452 T / C L 1452 L+ 1083 1083
Cu 温度 / C

时间
Cu
wNi / %
Ni
5-1 相图的基本知识
思考题： 1. 何谓相律？

《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

相图的知识点总结

相图的知识点总结一、相图的基本概念1. 相：在热力学上，相是物质在宏观上具有一致的物理化学性质的部分。

常见的相包括固态、液态和气态。

在相图中，我们研究物质在不同条件下的相之间的转化关系。

2. 相变：相变是指物质从一种相转变为另一种相的过程。

例如固态到液态的熔化，液态到气态的汽化等，这些都是相变过程。

3. 相图：相图是在一定条件下，用图形方式表示物质对温度、压力、成分等条件变化而产生的相变规律的图。

常见的相图包括平衡相图、相图、反应平衡相图等。

二、相图的表示方法1. 温度-浓度相图：这种相图是根据不同成分的合金在不同温度下的相变关系进行绘制的。

通常用等温线（等温变化）和等浓度线（等浓度变化）来表示。

2. 压力-温度相图：这种相图是以压力和温度为坐标轴，描述物质在不同压力和温度条件下的相变规律。

对于气体和气体混合物的相图，常用此种表示方法。

3. 化学反应平衡相图：这种相图是表示化学反应在不同温度和压力条件下的平衡相态。

通过这种相图可以了解化学反应在不同条件下的平衡规律，对于化学工程和环境保护有着重要的意义。

三、相图的应用1. 材料设计与开发：相图在材料工程和材料科学中有着重要的应用。

通过研究合金和混合物在不同条件下的相变规律，可以设计和开发具有特定性能和特征的新材料。

2. 工艺优化：在材料的加工和制备过程中，研究相图可以帮助我们选择最合适的工艺参数，以达到最佳的加工效果和产品性能。

3. 环境保护：通过研究化学反应平衡相图，可以帮助我们了解化学反应在不同条件下的平衡态，从而有助于环境保护和资源循环利用。

四、相图的局限性尽管相图在材料研究和工程应用中具有重要的作用，但也存在一些局限性。

例如，相图可能忽略了一些非平衡相变过程，而在实际应用中许多相变过程都是非平衡过程。

此外，相图中也可能无法完全描述复杂体系的相变规律，因此在实际研究和应用中需要结合实验数据和理论模型进行分析。

总之，相图是物质科学中重要的工具，在材料研究和工程应用中具有重要的作用。