第6章 相平衡与相图(1)-概述
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相平衡与相图
第6章
6.1 概述
6.2 相平衡及其研究方法
6.3 单元系统
6.4 二元系统
6.5 三元系统
第6章相平衡与相图—— 6.1 概述
概述
6.1
一、相变过程
二、相平衡
三、相图
第6章相平衡与相图—— 6.1 概述
一、相变过程
(一)定义
一定条件下物质由一相迁移到另一相的过程称为相变过程。
(二)特点
相变过程中新相不断生成,旧相不断消失。
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相变过程:液体蒸发、蒸汽凝结、
固体溶解、液体结晶、
熔体析晶、晶体熔融
不同晶型转变
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二、相平衡
(一)定义
一定条件下,多相系统中相的生成速度等于相的消失速度,则系统达到相平衡。
(二)特点
1. 1. 宏观上相间无任何物质传递;
2. 2. 系统中每一相的数量不随时间变化;
3. 3. 为动态平衡。
第6章相平衡与相图—— 6.1 概述
第6章 相平衡与相图 —— 6.1 概述
(三)相平衡条件
各组分在各相中的化学位相等, 即
等温等压条件下:
∑==0
i i dn dG µ
(四)相平衡研究内容
单或多组分多相系统中相的平衡问题,即多相系统的平衡状态——相数目、相组成、各相相对含量等如何随影响平衡的因素——温度、压力、组分的浓度等变化而改变的规律。
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三、相图
(一)定义
描述相平衡关系的几何图形称为相图(或称为平衡状态图)。
平衡条件下物质的存在状态(或相)由温度和压力决定。根据多相平衡试验结果,可绘制成几何图形以描述这些相在平衡状态下的变化关系,其原理属热力学范畴(即仅表明方向和限度)。
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(二)相图的意义
11.相图是处于平衡状态下系统的组份、物相和外界条件相互关系的几何描述;
22.相图可表明:某一组成的系统,在指定条件下,达到平衡时,系统中所存在的:
(1)相的数目(方向);
(2)各相的形态、组成及相对含量(限度)。
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(三)相图的应用
相图是研究和预测各种无机材料制备方法和性能的重要手段之一,在无机材料研究或实际生产中起重要指导作用。
相图对于材料科学工作者的作用如同地图对于旅行者、航海图对于航海家一样重要。
第6章相平衡与相图—— 6.1 概述
1.指导配方
根据材料性能要求,确定配料范围及组成点位置。
2.选择工艺制度
根据系统加热过程相的变化,确定烧成制度(如:陶瓷、水泥、耐火材料等)和熔制制度(如:玻璃等)。
3.估计产品性能
根据配料组成点位置,计算相含量,估计产品性能。
第6章相平衡与相图—— 6.1 概述
新材料开发,一般是根据所要求的性能确定其矿物组成,由相图确定其配料范围,可大大缩小实验范围,节约人力物力,取得事半功倍的效果。
水泥、玻璃、陶瓷、耐火材料等无机材料是将一定配比原料经煅烧在多相系统中形成,且会经历多次相变过程。通过相平衡研究可了解在不同条件下,系统所处的状态,并能通过一定工艺处理控制这些变化过程,生产出预期性能的制品。
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