相图及应用优秀课件
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三角相图及其应用ppt实用资料
辅助曲线和临界混熔点
（3）分配系数与分配曲线
• 分配系数：
kA组 组分 分AA在 在RE相 相中 中的 的组 组成 成xy AA
kB
yB xB
其中：yA—萃取相E中组分A的质量分数； xA—萃取相R中组分A的质量分数；
kA愈大，萃取分离的效果愈好。
• 分配曲线
xA
萃取相－含萃取剂S多的一相，以E表示；
组成在三角形相图上的表示方法
的联接线倾斜方向时一致
的，但各联接线互不平行。
溶解度曲线和联接线
（2）辅助曲线和临界混溶点（褶点）
①利用辅助线可方便的 从已知某相R（或E）的 组成确定与之平衡的另 一相R（或E）的组成； ② 辅助线与溶解度曲线 的交点P，表明通过改点 的联接线为无限短，相 当于这一系统的临界状 态。P点为临界混合点。
任务一、萃取的确定和主体设备的选择 ---三角相图及其应用
xS
Ⅰ类物系： （1）溶质A完全溶于稀释剂B及萃取剂S中，但 B与S不互溶； （2）溶质A可完全溶解于稀释剂B及萃取剂S中， 但B与S为一对部分互溶组分；
Ⅱ类物系： （1）组分A、B可完全互溶，但B、S及A、S为 两对部分互溶组分。
（1）溶解度曲线和联接线
项目七 萃取及设备操作
任务一、萃取的确定和主体设备的选择 ---三角相图及其应用
①当B、S完全不互溶时，
点C与D分别与三角形的 萃取是向液体混合物中加入适当溶剂利用组分溶解度的差异使溶质A由原溶液转移到萃取剂S中的过程。
过M作对边和平行线ED、HG、KF， ③一定温度下，同一物质的联接线倾斜方向时一致的，但各联接线互不平行。
职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《化工单元操作》课程
项目七 萃取及设备操作 任务一、萃取的确定和主体设备的选择
（3）分配系数与分配曲线
• 分配系数：
kA组 组分 分AA在 在RE相 相中 中的 的组 组成 成xy AA
kB
yB xB
其中：yA—萃取相E中组分A的质量分数； xA—萃取相R中组分A的质量分数；
kA愈大，萃取分离的效果愈好。
• 分配曲线
xA
萃取相－含萃取剂S多的一相，以E表示；
组成在三角形相图上的表示方法
的联接线倾斜方向时一致
的，但各联接线互不平行。
溶解度曲线和联接线
（2）辅助曲线和临界混溶点（褶点）
①利用辅助线可方便的 从已知某相R（或E）的 组成确定与之平衡的另 一相R（或E）的组成； ② 辅助线与溶解度曲线 的交点P，表明通过改点 的联接线为无限短，相 当于这一系统的临界状 态。P点为临界混合点。
任务一、萃取的确定和主体设备的选择 ---三角相图及其应用
xS
Ⅰ类物系： （1）溶质A完全溶于稀释剂B及萃取剂S中，但 B与S不互溶； （2）溶质A可完全溶解于稀释剂B及萃取剂S中， 但B与S为一对部分互溶组分；
Ⅱ类物系： （1）组分A、B可完全互溶，但B、S及A、S为 两对部分互溶组分。
（1）溶解度曲线和联接线
项目七 萃取及设备操作
任务一、萃取的确定和主体设备的选择 ---三角相图及其应用
①当B、S完全不互溶时，
点C与D分别与三角形的 萃取是向液体混合物中加入适当溶剂利用组分溶解度的差异使溶质A由原溶液转移到萃取剂S中的过程。
过M作对边和平行线ED、HG、KF， ③一定温度下，同一物质的联接线倾斜方向时一致的，但各联接线互不平行。
职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《化工单元操作》课程
项目七 萃取及设备操作 任务一、萃取的确定和主体设备的选择
第3章二元合金相图及应用PPT课件
31.10.2020
工程材料
99-30
合金I的结晶过程
温度继续下降, 从β中析出二次α。
31.10.2020
工程材料
99-31
合金I的结晶过程
室温组织为 β+二次α 。
组成相和组织组成物的成分和相对重量可根据杠杆定 律来确定。
31.10.2020
工程材料
99-32
相图与性能的关系
具有匀晶相图、共晶相图的合金的机械性能和物理性 能随成分而变化的一般规律见下图
工程材料
99-38
渗碳体（Cem渗en碳tit体e）组织金相图
定义——C与Fe的化合物（Fe3C）。 代表符号： Cm
性能：含碳6.69%，其硬度高，极脆，塑性几乎 为0，熔点为1227℃。
铁碳合金中渗碳体量多会导致材料力学性能变坏。 适量渗碳体若弥散分布在基体上，可提高材料强 度和硬度。
31.10.2020
31.10.2020
工程材料
99-21
合金Ⅳ的结晶过程
31.10.2020
工程材料
99-22
组织和相的关系
31.10.2020
工程材料
99-23
共析相图
31.10.2020
d点成分(共析成分)的合金从 液相经过匀晶反应生成 γ相后, 继续冷却到d 点温度(共析温度) 时, 在此恒温下发生共析反应: γ → (α+β)
分数相对重量。
液相在共晶反应后全部转变为共晶 体(α+β) , 这部分液相的质量分 数就是室温组织中共晶体 (α+β)
的质量分数。 初生 αc冷却不断析出 βII, 到室 温后转变为 αf和 βII。按照杠杆 定律, 可求出 αf、βII占 αf＋ βII的质量分数(注意, 杠杆支点在 c'点), 再乘以初生 αc在合金中的 质量分数, 求得 αf、βII占合金的 质量分数。
相图应用课件-07
a
o
b
2400℃有 L 和 MgOss
oa L% 100%, ab ob MgOss 100% ab
P
5.MgO-SiO2二元相图
组成，% 图中符号 相间平衡关系 平衡性质 MgO A B C D E F F‘ MgO L M2S L MgO+ M2S L M2S +LD MS MS+ SiO2 L
其组成为CaO60%，MgO40%，试分析下列问题
（1）组成P加热过程中相变化；
（2）组成P在2400℃时有哪几相平衡共存及各相 相对百分含量；
P’
在CaO-MgO系统相图,有一原始配料 点P，其组成为CaO60%，MgO40%，试 分析下列问题 （1）组成P加热过程中相变化；
（2）组成P在2400℃时有哪几相平衡共 存及各相相对百分含量；
相 图 应 用
辽宁科技大学
陈 树 江
§1-1、相图基础知识复习
1、系统：选择的研究对象。
2、相(P)：体系中物理化学性质均匀的部分，有界面包围，可用机械法
分离。 3、组元（独立组元C）：构成平衡体系中各相所需要最少的独立成分， 组元数往往不等于体系中存在的物质数。 独立组元数=物种数-独立化学平衡关系式数-独立浓度关系数。
100
(1705,100)
L%
80
60
40 20
(1470,18.5) (1436,8.1)
1400
1600
1800
T(℃)
3.CaO-Al2O3二元相图
现有两种铝酸盐水泥的化学成分及耐火度如下：
主要化学成分，% 水泥品种 Al2O3 低钙铝酸盐水泥 矾土水泥 69．80 57．01 CaO SiO2 4．43 4．58 Fe2O3 3．40 2．19 1690 1450 耐火度，℃
水盐体系相图及其应用pt课件
图2-2 Mn(NO3)2—H2O体系相图
二、复杂二元相图旳标绘
1.稳定水合盐相图实例
t（℃）
30
（2）点
E1它表达冰与Mn(NO3)2·6H2O两个 20
固相平衡旳饱和溶液，是低共熔冰盐
10 A
①
合晶点（低共熔点），也是无变量点。 0 1
E2它表达Mn(NO3)2·6H2O与 Mn(NO3)2·3H2O两个固相平衡旳饱和 溶液，两盐共饱点。
ice+ Mn(NO3)2·6H2O Mn(NO3)2·6H2O Mn(NO3)2·6H2O Mn(NO3)2·6H2O Mn(NO3)2·6H2O
Mn(NO3)2·6H2O＋
二、复杂二元相图旳标绘
1.稳定水合盐相图实例
t（℃）
（1）线
F 11
曲线AE1是Mn(NO3)2溶液旳结冰线，也称为冰旳 30 溶解度曲线。 曲线E1BE2是Mn(NO3)2·6H2O在水中旳溶解度曲 20
11 80
ice
12 100
51.2 55.5 59.8 63.8
NaNO3 NaNO3 NaNO3 NaNO3
5 -17.7
38.0
ice+ NaNO3 13 150
73.7
NaNO3
三、简朴二元水盐相图旳标绘
（2）相图旳标绘完全符合连续原 理和相应原理。 ①分析相平衡数据。 ②建立坐标系。 ③标出数据点，并编号标点。 ④连溶解度曲线。 ⑤拟定有关固相旳位置。 ⑥划分相区。
液相，是三相共存旳三相线。
直线QGH是固相NaCl·2H2O、固相NaCl及对NaCl·2H2O与NaCl都 饱和旳液相，是三相共存旳三相线。
（2）点
E点合表晶达点冰，与也N是a无Cl变·2H量2O点两。个固相平衡旳饱和溶液，是低共熔冰盐
二组分体系的相图及应用.ppt
5.5 二组分体系的相图及应用
•p-x图和T-x图 •理想的完全互溶双液系 •杠杆规则 •蒸馏（或精馏）原 理•非理想的完全互溶双液系 •部分互溶双液系 •不互溶的双液系—蒸气蒸馏 •简单的低共熔混合物 •形成化合物的体系 •完全互溶固溶体 •部分互溶固溶体 •区域熔炼
p-x图 和 T-x图
对于二组分体系，C 2, f 4F 。F 至少为1，则 f 最
沸点高于纯B的沸点，说明蒸馏 时气相中B组分的含量较高，液 相中A组分的含量较高。
一次简单蒸馏，馏出物中 B含量会显著增加，剩余液体 中A组分会增多。
蒸馏（或精馏）原理
如有一组成为x1的A，B二组分溶液，加热到T1时开 始沸腾，与之平衡的气相组为y1，显然含B量显著增加。
将组成为y1的蒸气冷凝， 液相中含B量下降，组成沿 OA线上升，沸点也升至T2， 这时对应的气相组成为y2。
pA*和沸点
T* A
；
同理左边垂直面上是
p* B
和TB*
。
连线
p* A
T* A
和
p* B
T* B
分别代
表了纯A和纯B的蒸气压随温
度的变化曲线。
理想的完全互溶双液系
气-液两相共存的
梭形面沿
p* A
T* A
和
p* B
T* B
两线移动，在空
间画出了一个扁圆柱状
的空间区，这是气-液
两相共存区。
在共存区的上前方 是高温、低压区，所以 是气相区；在共存区的 后下方，是低温、高压 区，是液相区。
计算出对应的气相组成，分 别画出p-x(y)图和T-x(y)图。如图 (b)，(c)所示。
在p-x图上有最低点，在T-x图上就有最高点，这 最高点称为最高恒沸点（maximum azeotropic point）
•p-x图和T-x图 •理想的完全互溶双液系 •杠杆规则 •蒸馏（或精馏）原 理•非理想的完全互溶双液系 •部分互溶双液系 •不互溶的双液系—蒸气蒸馏 •简单的低共熔混合物 •形成化合物的体系 •完全互溶固溶体 •部分互溶固溶体 •区域熔炼
p-x图 和 T-x图
对于二组分体系，C 2, f 4F 。F 至少为1，则 f 最
沸点高于纯B的沸点，说明蒸馏 时气相中B组分的含量较高，液 相中A组分的含量较高。
一次简单蒸馏，馏出物中 B含量会显著增加，剩余液体 中A组分会增多。
蒸馏（或精馏）原理
如有一组成为x1的A，B二组分溶液，加热到T1时开 始沸腾，与之平衡的气相组为y1，显然含B量显著增加。
将组成为y1的蒸气冷凝， 液相中含B量下降，组成沿 OA线上升，沸点也升至T2， 这时对应的气相组成为y2。
pA*和沸点
T* A
；
同理左边垂直面上是
p* B
和TB*
。
连线
p* A
T* A
和
p* B
T* B
分别代
表了纯A和纯B的蒸气压随温
度的变化曲线。
理想的完全互溶双液系
气-液两相共存的
梭形面沿
p* A
T* A
和
p* B
T* B
两线移动，在空
间画出了一个扁圆柱状
的空间区，这是气-液
两相共存区。
在共存区的上前方 是高温、低压区，所以 是气相区；在共存区的 后下方，是低温、高压 区，是液相区。
计算出对应的气相组成，分 别画出p-x(y)图和T-x(y)图。如图 (b)，(c)所示。
在p-x图上有最低点，在T-x图上就有最高点，这 最高点称为最高恒沸点（maximum azeotropic point）
工程材料基础6.相图.ppt
一个独立变量； P=1，f=2，温度和相成分均可独立改变。
6.2.2 杠杆定理
杠杆定理是分析相图的重要工 具，可用来确定两相平衡时的两平 衡相成分和相对量,也可确定最后形 成的组织中两相的相对量以及组织 的相对量。
杠杆定律的证明和力学比喻
两相质量分数可计算为：
Q
ab 100% ac
QL
bc ac
6 相图
6.1 相图基本概念 6.2 相律和杠杆定律 6.3 二元匀晶相图 6.4 二元共晶相图 6.5 二元包晶相图 6.6 具有中间相或化合物的相图 6.7 相图基本类型小结 6.8 相图与性能的关系 6.9 铁碳合金相图
6.1 相图基本概念
6.1.1 相图 材料性能决定于其内部的组织，而组织又由
6.1.3 相图的建立方法
常用的方法有热分析法、金相法、膨胀法、 硬度法及射线结构分析法等。下面以铜镍合金系 为例，简单介绍用热分析法建立相图的过程。
(1) 配制系列成分的铜镍合金。 (2) 测出每个合金的冷却曲线，找出各冷却
曲线上的临界点(转折点或平台)的温度。 (3) 画出温度-成分坐标系，在各合金成分垂
线上标出临界点温度。
将具有相同意义的点连接成线，标明各区域 内所存在的相，即得到Cu-Ni合金相图，见图6-2。
建立相图的示意图
图6-2 建立Cu-Ni相图的示意图
6．2 相律和杠杆定律
6.2.1 相律
相律是表示材料在平衡条件下，系统的
自由度数f与组元数c和平衡相数p三者之间
关系的定律。它们之间的关系为：
运用杠杆定律，两相的质量 分数为：
ω (a)
x1g fg
100%
ω( )
fx1 100%a[或w ( ) 1 w ( )]
6.2.2 杠杆定理
杠杆定理是分析相图的重要工 具，可用来确定两相平衡时的两平 衡相成分和相对量,也可确定最后形 成的组织中两相的相对量以及组织 的相对量。
杠杆定律的证明和力学比喻
两相质量分数可计算为：
Q
ab 100% ac
QL
bc ac
6 相图
6.1 相图基本概念 6.2 相律和杠杆定律 6.3 二元匀晶相图 6.4 二元共晶相图 6.5 二元包晶相图 6.6 具有中间相或化合物的相图 6.7 相图基本类型小结 6.8 相图与性能的关系 6.9 铁碳合金相图
6.1 相图基本概念
6.1.1 相图 材料性能决定于其内部的组织，而组织又由
6.1.3 相图的建立方法
常用的方法有热分析法、金相法、膨胀法、 硬度法及射线结构分析法等。下面以铜镍合金系 为例，简单介绍用热分析法建立相图的过程。
(1) 配制系列成分的铜镍合金。 (2) 测出每个合金的冷却曲线，找出各冷却
曲线上的临界点(转折点或平台)的温度。 (3) 画出温度-成分坐标系，在各合金成分垂
线上标出临界点温度。
将具有相同意义的点连接成线，标明各区域 内所存在的相，即得到Cu-Ni合金相图，见图6-2。
建立相图的示意图
图6-2 建立Cu-Ni相图的示意图
6．2 相律和杠杆定律
6.2.1 相律
相律是表示材料在平衡条件下，系统的
自由度数f与组元数c和平衡相数p三者之间
关系的定律。它们之间的关系为：
运用杠杆定律，两相的质量 分数为：
ω (a)
x1g fg
100%
ω( )
fx1 100%a[或w ( ) 1 w ( )]
《材料科学基础教学课件》第一章-相图
在化学工业中的应用
化工过程控制
相图可以用来预测不同成分和温 度下的相态和物性，为化工过程 的控制提供依据，确保生产过程
的稳定性和安全性。
化学反应研究
相图可以用来研究化学反应过程中 物质的状态和性质变化，有助于深 入理解化学反应机理和反应条件的 选择。
分离技术应用
相图可以用来指导分离技术的选择 和应用，例如利用相图的溶解度曲 线进行萃取分离或结晶分离。
04
相图的应用
在材料科学中的应用
合金设计
相图是合金设计的基础，通过相 图可以确定合金的成分范围以及 各相的组成和性质，从而优化合 金的性能。
热处理工艺制定
利用相图可以确定合金在不同温 度下的相变过程，从而制定合理 的热处理工艺，优化材料的显微 组织和力学性能。
新材料研发
相图为新材料研发提供了理论指 导，通过研究不同成分和温度下 的相变规律，可以发现具有优异 性能的新型材料。
实验法是绘制相图最直接和可靠的方 法，但需要耗费大量的时间和资源。
实验法通常需要使用精密的实验仪器 和设备，如热分析仪、X射线衍射仪、 扫描电子显微镜等，以获得精确的数 据。
计算法
计算法是根据物质的分子或原 子模型，通过计算机模拟计算 物质之间的相平衡关系。
计算法可以快速地预测物质的 相平衡关系，但需要建立准确 的分子或原子模型，且对计算 资源的要求较高。
在冶金工业中的应用
钢铁冶金
01
钢铁冶金过程中涉及大量的相变和相分离，相图是指导钢铁冶
金工艺的重要工具，有助于优化炼钢和连铸连轧工艺。
有色金属冶金
02
在有色金属冶金中，相图可以用来确定合金的成分和温度范围，
优化熔炼、浇注和凝固工艺，提高产品的质量和性能。
水盐体系相图及其应用课件
溶质
g
（干盐） mol
g/100g干盐（g/100g·S） mol/100mol干盐（J值）
g 溶剂（水）
mol
g/100gH2O（g/100g水） mol/100molH2O
离子之和
mol
mol阴离子/100mol阴离子之和（离子浓度） mol阳离子/100mol阳离子之和（离子浓度）
mol离子/100mol若干离子之和（J‘值）
五.相图理论旳意义
相图理论旳指导意义在于
（1） 能拟定产品生产旳原则性工艺过程及条 件；
（2） 能分析、处理生产工艺中旳问题，对既 有生产可查定其合理性；
（3） 指导改善生产旳方向和途径。
五.相图理论旳意义
相图旳不足
（1）任何一种详细旳相图，都是以科学试验旳 数据为基础作出旳。
（2）相图分析旳结论与实际之间会存在差距。 （3）相图基于热力学原理，只阐明相变过程旳
广义：除涉及水和盐外，还涉及了水与酸或碱构成旳体系， 另外还包具有水和碱性物及酸性物所构成旳体系。
3．合用范围： 水盐体系相图合用于酸碱、化肥、无机盐生产，尤其较早地
应用于以海水、盐湖水、矿盐及多种地下卤水为原料生 产多种盐化工产品旳过程。
二.体系与系统
1.体系与系统区别 体系：指明形成体系旳物质种类数，是一种大约念。
2.基准
在相图中表达措施和基准是亲密有关旳。
溶液、溶质（干盐）、溶剂（水）或离子（阳离子、阴离 子、阴阳离子）之和为基准表达
表1-1 浓度表达措施与基准
基准
组分量旳度 量单位
组分旳构成单位
g 溶液
mol
g/100g总物质（重量百分比，%wt） mol/100mol总物质（摩尔百分比，%mol）
相图及应用-3Nppt课件
三元系统相图
– 分析相图时要注意：
1) 组成点在哪个初晶区内，首先析出哪个晶体
2) 组成点在哪个副三角形内，析晶结束点必在该三角形的三个晶区 所围成的低共熔点上。
•
m点:
L:m
LD K f 2
L D B f 1
E2 (
f 0
L
D
B C)
•
S : D G m
•
组成点如果在CD线上，析
•
晶的结束点在t点，相当于二元
• 1点的析晶过程：
材料科学与工程学院
26
School of Materials Science and Engineering
三元系统相图
• 1点的析晶过程：
L : 1 LA 2 L AS 3 LS 4
材料科学与工程学院
8
School of Materials Science and Engineering
三元系统相图
c. 点：三个液相面相汇于一点E，为三元低共熔点。显然处于这个温度和组成
的液相将同时对A、B、C三个固相饱和，f＝0。
d. 区域：液相区
固相区 固液共存区
第一结晶区，两相平衡，S，L 第二结晶区，三相平衡，S1， S2，L
• 材料科有m学m与a工P1 +N程n学a2院＝x（m+n）
School of Materials Science and Engineering
MQ MP QR PN
6
三元系统相图
• 二.在固态中完全不互溶的三元相图类 型
• 1)相1.具图有的一构个低成共熔点不生成化合物的三元 相它图是一个正三棱柱，三
材料科学与工程学院
20
水盐体系相图及其应用4ppt课件
成分 计算结果g/100g S
KCl 36.5
MgCl2 50.盐 100
第一节 图形表示法
四、干基三角形和干基正方形
2．干基正方形（交互四元体系） (1)各盐分子式必须按等摩尔的反应
式书写。
AY(Na2SO4) D
(2)反应式同一边的两种盐必须放在 正方形的对角线上。对角线上 的两个盐称为盐对。
第一节 图形表示法
五、等温立体坐标图 1．棱锥形——正四面体
（2）几何性质：正四面体下述的五个几何性质
四面体内任一点向四面体的四个面分别引垂线hA、hB、hC、
hW。即a%+b%+c%+w%=100%。
四面体内任一点，分别作与四面体各面平行的截面，则
四个截面在棱上截出的线段长lA、lB、lC、lW之和等于棱 长L，即lA+lB+lC+lW=L。
第一节 图形表示法
四、干基三角形和干基正方形 1．干基三角形 水合物及复盐如何在三角形中表示？
要根据其化学式来求g/100g S 值。 例如：MgCl2·12H2O中，含MgCl2100，含 水为22含7.1；光卤石KCl·MgCl2·6H2O中， KCl43.92，MgCl256.08，H2O63.67。 人造光卤石标在干基三角形图上，为M点。
BB‘E1EE2B——表示B盐及其饱和溶液的两相区，B盐的结晶区；
CC‘E3EE2C——表示C盐及其饱和溶液的两相区，C盐的结晶区。
F=C-P=4-2=2
A＇
C＇ E3
A＇
E3
C＇
E1 B＇ E2
E3
E1
E2 E
A
B＇ E
E1
E2
C
相图及其应用PPT课件
8
组分数（组元，Component）
组分数：是为了表示体系中各种性质所需要的最少
物种数，或者在一定温度、压力下，体系中可以任意 改变其数量的物质数目，用C表示。 注意：
体系中的物种数(S )和组分数(C )这两个概念的区别 体系中有几种物质，则物种数 S 就是多少；而组分数 C 则
3）固相： 固溶体：即固体溶液，固体以分子或原子状态均匀地分 散到另一种固体的晶格中，形成性质均匀的固体溶液。 对体系中的固体来说，如果固体之间不形成固溶体，则 不论固体分散得多细，一种固体物质就有一个相。 而同一种固体的不同颗粒仍属同一相，因为尽管颗粒之 间有界面，但体相的性质是相同的。 例如：糖和沙子混合，尽管混得很均匀，仍然是两个相。
6
相 （Phase）
1）气相：对体系中的气体来说，由于在通常条件，不论 有多少种气体混合在一起，均能无限掺合，所以体系中 的气体只可能有一个气相。
2）液相：对体系中的液体来说，由于不同液体的互溶程 度不同，可以有一个液相、两个液相，一般不会超过三 个液相（特殊情况可能超过）。
7
相 （Phase）
1. 相图中点、线、区域的含意
由于在普通物理中已学过水的单元系统相图，这里仅就几个 重要的但容易被忽略的问题讨论一下。
① 三相点
同一物质有时可成气态，有时可成液态，有时可成固态，在固态 中 还可能产生相变，这就是说同一物质在不同的温度、压力下可以不同相 状态存在。但是三个相同时共存的只能在唯一的温度和唯一的压强下， 这在T-P图中表现为一个确定的坐标点。这一点当然也必然是三条平衡曲 线的交点，此点称为三相点。
30
一元系统相图
对于水的相图大家都较熟悉， 气、液、固三相点其温度为 273.16K，蒸气压是0.610kPa。 由 于 很 接 近 273.15K ， 所 以 有 些初学者往往误认为三相点就 是水的冰点，实际完全不是一 回事。
组分数（组元，Component）
组分数：是为了表示体系中各种性质所需要的最少
物种数，或者在一定温度、压力下，体系中可以任意 改变其数量的物质数目，用C表示。 注意：
体系中的物种数(S )和组分数(C )这两个概念的区别 体系中有几种物质，则物种数 S 就是多少；而组分数 C 则
3）固相： 固溶体：即固体溶液，固体以分子或原子状态均匀地分 散到另一种固体的晶格中，形成性质均匀的固体溶液。 对体系中的固体来说，如果固体之间不形成固溶体，则 不论固体分散得多细，一种固体物质就有一个相。 而同一种固体的不同颗粒仍属同一相，因为尽管颗粒之 间有界面，但体相的性质是相同的。 例如：糖和沙子混合，尽管混得很均匀，仍然是两个相。
6
相 （Phase）
1）气相：对体系中的气体来说，由于在通常条件，不论 有多少种气体混合在一起，均能无限掺合，所以体系中 的气体只可能有一个气相。
2）液相：对体系中的液体来说，由于不同液体的互溶程 度不同，可以有一个液相、两个液相，一般不会超过三 个液相（特殊情况可能超过）。
7
相 （Phase）
1. 相图中点、线、区域的含意
由于在普通物理中已学过水的单元系统相图，这里仅就几个 重要的但容易被忽略的问题讨论一下。
① 三相点
同一物质有时可成气态，有时可成液态，有时可成固态，在固态 中 还可能产生相变，这就是说同一物质在不同的温度、压力下可以不同相 状态存在。但是三个相同时共存的只能在唯一的温度和唯一的压强下， 这在T-P图中表现为一个确定的坐标点。这一点当然也必然是三条平衡曲 线的交点，此点称为三相点。
30
一元系统相图
对于水的相图大家都较熟悉， 气、液、固三相点其温度为 273.16K，蒸气压是0.610kPa。 由 于 很 接 近 273.15K ， 所 以 有 些初学者往往误认为三相点就 是水的冰点，实际完全不是一 回事。
水盐体系相图及其应用6ppt课件
第一节 交互五元体系图形表示方法
三、简化干基图
（一）简化干基图坐标
97.5
I2 100
0
3.7
96.3
Cl2=
0 100
0 0 100 0 17.9 87.1 0 0 96.4 32.5 0 0
H2O
333 853 907 2347 833 367 331 798 755 1615 844 341 363 325
Na2（NO3）2 Na2Cl2 Na2SO4 K2SO4 K2Cl2
0
0 0 7.8 11.3
26.9
31.0
H2O
691 150 325
339 149
234 678 634 792 149
174 330 147 170
231
310
固相
Na2Cl2+K2Cl2 Na2（NO3）2+K2（NO3）2 Na2（NO3）2+Na2SO4+Na2Cl2
K2（NO3）2+K2SO4+K2Cl2 Na2（NO3）2+K2（NO3）2+Na2Cl2
K2SO4
Q
K2Cl2
R
MgCl2
M1
10 Na2SO4
70
P 30
图6-1 等温干基坐标系
Na2Cl2
第一节 交互五元体系图形表示方法
二、等温立体干基图
（一）正三角柱等温干基坐标系
第二、各个盐的位置是按复分解反应关
系（而不是任意）安排的，这样，
正三角柱的各几何要素恰恰与干 30
基组成情况一一对应：
MgSO4
（1）六个顶点，安排了六个单盐，表 60
示六个二元水盐体系。
水盐体系相图及其应用5ppt课件
e4 KCl
a
D P2 P1
e1
A
KNO3
[Na +]
e2
b
C
NaCl
[ Cl -] B
NaNO3
图5-1 K+、Na+//Cl-、NO3-+H2O系统于100℃下的恒温立体相图
第一节 硝酸钾生产的相图分析
二、K+、Na+//Cl-、NO3-+H2O系统相图
1．恒温图
三盐共饱点
• P1 LA+B+C KNO3、NaNO3和NaCl 的共饱点
P1
P2
100 0C F
D
G
C
图5-6 K+N、aNNa+O//3Cl-、NO3-–H2O四元交互系统100℃和5℃KN干O盐3
三、转化法制取硝酸钾生产的基本方法
（一）、不循环法流程
2.蒸发：在100℃时蒸发此溶液，饱和后有NaCl的结晶析出，液相组成点沿
ab方向移动，达到b时，KCl也已饱和，但未析出。滤出NaCl得到母液b，
P1
A C
CB
图5-2 多相区划分图
C d
e3
e4 KCl
a
D P2 P1
e1
A
KNO3
[Na +]
e2
b
C
NaCl
[ Cl -] B
NaNO3
图5-1 K+、Na+//Cl-、NO3-+H2O系统于100℃下的恒温立体相图
第一节 硝酸钾生产的相图分析
二、K+、Na+//Cl-、NO3-+H2O系统相图 2．投影图
1．恒温图 N三体a相N积O区3、e2，pN1a见BCCl图结5L晶-B+2C及（+（其b）B共+，C饱）此液外的还 有四个三相区。
物理化学课件相图绘制及其应用
绘制出水-盐的T-x图。
图中有四个相区：
LAN以上，溶液单相区
LAB之内，冰+溶液两相区 NAC以上， ( NH4 ) 2 SO4 (s) 和溶液两相区 BAC线以下，冰与 ( NH4 ) 2 SO4 (s) 两相区
图中有三条曲线：
LA线 冰+溶液两相共存时，溶 液的组成曲线，也称为冰点下 降曲线。 AN线 ( NH4 ) 2 SO4 (s)+溶液两相 共存时，溶液的组成曲线，也 称为盐的饱和溶度曲线。
BAC线 冰+ ( NH4 ) 2 SO4 (s) +溶液三 相共存线。
图中有两个特殊点：
L点 冰的熔点。盐的熔点 极高，受溶解度和水的沸点 限制，在图上无法标出。
A点 冰+ ( NH4 ) 2 SO4 (s) + 溶液三相共存点。溶液组成在 A点以左者冷却，先析出冰； 在A点以右者冷却，先析出 ( NH4 ) 2 SO4 (s) 。
f* 2
Φ 3
f* 0
f * 2 1 Φ 0
温度不能改变
E
3. 熔液消失,Bi和Cd共存
Φ 2
t /s
温度又可下降
1. 标出纯Bi和纯Cd的熔点
2. 标出过程转折点
3. 标出过程低共熔点
合金系——热分析法绘制相图 (1)形成简单低共熔混合物 T /℃ ① ②
③④ ⑤
T /℃ H 323 271 A
第五章 相平衡
相图绘制及其应用
1
相图绘制及其应用
具有简单低共熔混合物系统的相图
对于固液平衡体系相图：定压 T-x 图 绘 制 热分析法：熔点随组成的变化，用于合金系。 溶解度法：溶解度随温度的变化，用于水盐系；
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一、组元间形成中间相的相图 • 两组元形成稳定化合物的相图
1600
温 度
Mg2Si
L
/℃1200
1087
℃
L＋Mg L＋Mg2Si 800
638.8℃
56.5 L＋ Mg2Si
1.38 Mg＋Mg2Si
400
1414℃ L＋Si 946.7℃
Mg2Si＋Si
Mg
20
40
60
80
Si
Si%
Mg-Si合金相图
的关系式。在衡压条件下，其数学表达式为
f=c-p+1
式中
f－自由度数
c－组元数
p－平衡相数
• 杠杆定律
合金的平衡组织中，各个相及 组织的组成物可通过相图分析得 到。而不同成分的相的相对量和 组织的相对量也可通过杠杆定律 进行计算求得。
QL +Q=1
液相
固相 线 L线
B
L＋
QLXL +QX=X0
解此方程组得：
QL
X X
- X0 XL
Q
X0 X
- XL XL
A
Cu
20 XL40X0 Xα60
80
Ni
wNi(%)
第二节 匀晶相图及固溶体的结晶 Isomorphous Phase Diagrams
从液相中不断结晶出单相固溶体的过程称为匀晶 转变。
二组元在液态、固态时均能无限互溶的二元合金 相图就是匀晶相图。这样的二元合金系称为匀晶系。 属于匀晶系的合金系有Cu-Ni、Nb-Ti、Ag-Au、CrMo、Fe-Ni、Mo-W等。几乎所有二元合金相图都包 含有匀晶转变部分，因此掌握这一类相图是学习二元 合金相图的基础。
L L α
α
时间
四、偏析与区域提纯
• 偏析
通过对固溶体结晶平衡与非平衡过程的分析，表明在结晶过程 中随着固相的不断形成，其成分也在不断的变化，这种变化是通过 原子的扩散实现的。若原子能够进行充分的扩散，固溶体将发生平 衡结晶；若原子不能够进行充分的扩散，固溶体将发生非平衡结晶。 由此可见，固溶体在结晶时，溶质和溶剂原子必然要发生重新分配。 固溶体不平衡结晶所形成的枝晶偏析是指一个晶粒内部成分的不均 匀现象；而固溶体的在结晶时，沿一定方向结晶过程中，在一个较 大区域范围内也会出现成分差异，这称为宏观偏析。
一系列不同成分的给定合金，绘制它们各自的冷却曲 线，然后由冷却曲线上的临界点绘制相图。
wNi=80% wNi=100% wNi=60% wNi=40% 温 wNi=20% 度
时间
Cu 20 40 60 80 Ni
wNi(%)
Cu-Ni二元合金相图的建立
三、相律及杠杆定律
• 相律
相律是分析和使用相图的重要理论依据，它表示在平 衡条件下，系统的自由度数、组元数和平衡相数之间
一、相图分析 二、典型合金的平衡结晶 • α固溶体合金（含Sn量小于19％的Pb-Sn合金） • 共晶合金（含Sn量为61.9％的Pb-Sn合金） • 亚共晶合金（含Sn量为大于19％小于61.9％的Pb-Sn合金）
ⅠⅢ
温 度 ℃
400 A 300
327.5
200
L+α
100 α 19
ⅡⅣ
L
183
温1800
A(1772℃ )
Ⅲ
Ⅰ
度 ℃
1600
L+α
1400
1200
P α 10.5
1186℃ D 2 42.4
Ⅱ
L
C 66.3
L+β
1000
800
600 E
400 Pt
α+ β
20
40
60
图3－32 Pt-Ag合金相图
β
F 80
B(961.93℃) Ag
第五节 其它类型的二元合金相图
• 匀晶、共晶、包晶相图是最基本的三 种相图。除这三种相图外，还有几种 其它类型的相图。
E
61.9
α+β
L+β
231.9 B 97.5 β
Pb
20
40
60
80
Sn
WSn（%） Pb-Sn相图
A L
L＋
M
B
E
L＋
N
( )
＋II
＋( ＋ ) ＋
II
＋ ＋ ( ＋ ) ＋
II
＋ II
F
Pb
20
40
60
80
G Sn
wSn(%) 由组织组成物填写的Pb-Sn合金相图
第四节 包晶相图 Binary Peritectic Phase Diagrams
一、相图分析
温 度
固相线
液相线
L B 1452℃
L+α
AαLeabharlann 1083℃CuNi
Ni %
Cu-Ni合金相图
二、固溶体合金的平衡结晶过程
温 度
A 1083℃
I L
L4
L3
L2 t4
L1
t3
、 3
t2 α4
αt1α3L2+αα1
α
B 1452℃
Cu
XL X0 Xα Ni %
Ni
（a）
（b）
图3-4 Cu-Ni合金相图
浓 CL 液固界面
度
CS
L
C0
X（位置）
• 成分过冷
T
Tm
S
L Tc
X（位置）
第三节 共晶相图 Binary Eutectic Phase Diagrams
• 大多数二元合金在液态时相互无限溶解，而在 固态时并不能完全互溶，发生共晶转变形成有 限固溶体。具有共晶转变的典型合金系有PbSn、Pb-Sb、Ag-Cu、Pb-Bi等，它们的相图 都属于共晶相图。
相图及应用
第一节 二元相图的建立
Mensuration of Binary Phase Diagrams
一、二元相图的表示方法 二元系中相的平衡状态与温度、成分的关系可以用平面图形来表示， 如图所示。
温
L
度
B
L+α
A
α
A
B
B%
二元相图
二、二元相图的测定方法 • 相图的建立一般采用热分析法，其基本思路是先配制
• 一个一定成分的液相与一个一定成分的固相在恒 温下生成另一固相的转变称为包晶转变。两组元 液态时能相互无限溶解，固态时有限互溶，并发 生包晶转变的二元合金系相图称为包晶相图。具 有 这 种 相 图 的 典 型 合 金 有 Pt-Ag 、 Sn-Sb 、 CuSn、Cu-Zn等合金系。
一、相图分析 二、典型合金的平衡结晶 • 含Ag量为42.4％的Pt-Ag合金 • 含Ag量为大于42.4％小于66.3％的Pt-Ag合金 • 含Ag量为大于10.5％小于42.4％的Pt-Ag合金
五、成分过冷 • 长大方式
长大方式取决于凝固过程中的温度分布。
TC
TC
L S
L S
x (a)
x (b)
铸锭凝固过程中的温度分布
• 结晶时合金液体中的浓度分布
由于结晶时随温度不同，液固两相的成分也不同，所以会在液固界 面上形成浓度差，造成理论结晶温度Tm变化。
T
Tm
液固界面
C0 CL 成分
S
L
X（位置）