固液二级相变
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T(熔) T(熔)
T(熔)
A
C
B
A
C
B
A
C
B
7
•1区:单相,熔液. 2区:两相,B(H2O)+l 3区:两相,C(A.H2O)+l; 4区:两相, C(A.H2O)+l; 5区:两相,A+l; 6区:两相,B+C; 7区:两相,A+C. •三相线:DEF; GHJ
二元盐水体系相图
1
5 P
2 D E I
第四节 固-液二元体系相图 (solid-liqiud phase diagram)
• 固-液凝聚体系的相图随压力的变化不大,一般情况下,可以不考 虑压力的影响,故此类体系的相律可表达为: •
f*=K－+1 =3－
(1)
• 固-液二元相图可以用2维平面图表示. • 当体系的自由度为零时,最大相数=3,故在二元相图中,最多可 以有三相共存. • 由(1)式可知,在等压条件下: •
M
N 3 G F 4
O
K
Q
J
体系点为P,考察等温下蒸发,体系 点将水平移动至Q的过程. PI段:溶液与冰两相达平衡; IM段:单相溶液,浓度不断增加; MN段:溶液与含水盐达平衡; NO段:含水盐与更浓溶液达平衡; OK段:单相;溶液浓度不断增加; KQ段：为两相区,纯盐A与其 饱和溶液达平衡; Q点水分蒸发完全,体系为纯A.
A
T
1
M N
O
5 4
G F I
2
D E
H
3
6
C
7
B
液固相均完全互溶的相图
T
液相与固相均完 全互溶的两组分 相图与双液系的 相图相类似。
liquid l+s
上方为液相；
下方为固相； 中间是两相区。
A B
solid
固相部分互溶的相图
T
固相部分互溶相图有 帽形区存在。 在帽形区体系分为两 相。如物系点P： 体系分为两个固相， 其组成分别由E和F 点表示。 此帽形区有一最高会 熔温度。
A
liquid
l+s
solid
s1+s2
E F
P
B
固相部分互溶的相图的变化
T T T
liquid liquid
liquid
l+s
l+s
solid
s1
s2
solid s1+s2 s1+s2 s1+s2
A A B A B B
有固溶体生成的相图
熔液 l
Ⅱ+ l Ⅰ+ l 固 溶 体 Ⅰ A
D
E Ⅰ+ Ⅱ
• •
单相区: =1, 两相区: =2, 三相区: =3,
f=2; f=1; f=0.
T
gas
A与B的T－x图：
g+l
上部为气体；
中部为液体；
l+s
liquid
下部为固体。
solid
A B
二元凝聚体系相图
主要介绍:
固相完全不互溶相图; 固相部分互溶相图;
有化合物生成的相图;
不稳定化合物相图; 二元盐水体系相图等.
M
b
L＋B
D
L＋A
E A＋B A N
C
M
Nwk.baidu.com
b
c
c
d e
J
B
N: 体系进入三相线, 固态A和B
t
开始同时析出, 在熔液完全凝固前，体系一直处于三相线上的N点， 故 步冷曲线上cd段均对应于N点。因三相线上f *=0, 故相律要求cd段 温度不能变化，于是在步冷曲线上表现为一段水平线。 N c d
N J d e
固 F 溶 体 Ⅱ
B
固溶体1: A中溶有少量的B, 此区域f=2 固溶体2: B中溶有少量的A, 此区域f=2 DEF: 三相线, 固溶体1,固溶体2, 组成为E的熔液三相共存, f=0.
5
有不稳定化合物生成的二元相图
熔液 l B(s)+ l I B(s)+C(s)
H G
A(s)+ l
D E
C(s)+ l
T
P T I
H
1区 M 3区 D E
2区 C
N
4区
A
B
t
3
步 冷 曲 线
1. 定义： 当体系缓慢而均匀地冷却时，描绘 体系温度随时间变化的曲线。 2. 特点 当有相变化发生时，温度随时间的变 化速率将发生变化，出现转折或水平线。
步
P: A和B的混合熔液，单相 P M a b
H
冷
T
L
曲
P
线
T
I
a
M: 体系进入两相区, 开始有相 变化发生（固态B析出）, 在步 冷曲线上出现转折表现为b点
F
A(s)+C(s)
A
C
B
C为不稳定化合物, 当温度升高至H点时, 化合物C将熔化 DEF: 三相线, 固体A, 固体C和熔液三相共存, f=0
6 GHI: 三相线, 固体B, 固体C和熔液 (组成为G)三相共存, f=0
含不稳定化合物二元相图形成的示意图
当二元体系中化合物的熔点与某一组分的熔点相差太大时, 则会形 成含不稳定化合物的二元相图. 如图: 组分B的熔点逐步升高时, 以 B为溶剂的溶液的凝固点下降曲线随着提高, 当曲线不与C的凝固 点下降曲线相交时, 相图就会如下右图所示, 即为含不稳定化合物 的二元相图.
D N
A
B
t
有化合物生成的二元合金相图
1区:熔液,f=2 2区:A(s)+l;f=1 3区:C(s)+l;f=1 4区:C(s)+l;f=1 5区:B(s)+l;f=1 6区:A(s)+C(s);f=1 7区:C(s)+B(s);f=1 DEF:三相线;f=0 A,C,熔液三相共存 HGI:三相线;f=0, C,B,熔液三相共存
4
H
I
2
E
3
D
白硅石A2
鳞石英A1 MN: 三相线,鳞石英,白硅石 与莫莱石达平衡 IED: 三相线,A2+C+l FGH: 三相线,B+C+l
5
M N
7
6
SiO2 A 莫莱石 C Al2O3 B
H
6
7
H2O
A.H2O
A
phase diagram of two compounds (1)
• 1区: 单相,熔液,f=2 • 2区: 两相,A2+l,f=1 • 3区: 两相,C+l • 4区: 两相,B+l • 5区: 两相,A2+C • 6区: 两相,A1+C • 7区: 两相,B+C
1
F G
固相完全不互溶相图
1区:熔液,f=2 2区:A(s)+l;f=1 3区:B(s)+l;f=1 4区:A(s)+B(s);f=1 CED:三相线;f=0 固体A,B和熔液E 三相达平衡.
P点步冷曲线(见 右图): PM 为直 线,M点开始析出 固体B,曲线斜率 变慢,至N点体系 呈三相平衡, f=0, 曲线为平段,N 点 以下为两固相平 衡.
步冷曲线的绘制方法
1. 标明相区;
• 过起点作垂线，即表示体系物系点的变 化。注意观察体系穿越了哪些相区及三 相线；
• 当体系由一个相区进入另一个相区时步 冷曲线将发生转折； • 当体系遇到三相线时，在步冷曲线上将 出现水平段；
步冷曲线
T
液相组成沿ME线变化
P I
T
H 1区 M
2区 C
4区 E
3区
T(熔)
A
C
B
A
C
B
A
C
B
7
•1区:单相,熔液. 2区:两相,B(H2O)+l 3区:两相,C(A.H2O)+l; 4区:两相, C(A.H2O)+l; 5区:两相,A+l; 6区:两相,B+C; 7区:两相,A+C. •三相线:DEF; GHJ
二元盐水体系相图
1
5 P
2 D E I
第四节 固-液二元体系相图 (solid-liqiud phase diagram)
• 固-液凝聚体系的相图随压力的变化不大,一般情况下,可以不考 虑压力的影响,故此类体系的相律可表达为: •
f*=K－+1 =3－
(1)
• 固-液二元相图可以用2维平面图表示. • 当体系的自由度为零时,最大相数=3,故在二元相图中,最多可 以有三相共存. • 由(1)式可知,在等压条件下: •
M
N 3 G F 4
O
K
Q
J
体系点为P,考察等温下蒸发,体系 点将水平移动至Q的过程. PI段:溶液与冰两相达平衡; IM段:单相溶液,浓度不断增加; MN段:溶液与含水盐达平衡; NO段:含水盐与更浓溶液达平衡; OK段:单相;溶液浓度不断增加; KQ段：为两相区,纯盐A与其 饱和溶液达平衡; Q点水分蒸发完全,体系为纯A.
A
T
1
M N
O
5 4
G F I
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D E
H
3
6
C
7
B
液固相均完全互溶的相图
T
液相与固相均完 全互溶的两组分 相图与双液系的 相图相类似。
liquid l+s
上方为液相；
下方为固相； 中间是两相区。
A B
solid
固相部分互溶的相图
T
固相部分互溶相图有 帽形区存在。 在帽形区体系分为两 相。如物系点P： 体系分为两个固相， 其组成分别由E和F 点表示。 此帽形区有一最高会 熔温度。
A
liquid
l+s
solid
s1+s2
E F
P
B
固相部分互溶的相图的变化
T T T
liquid liquid
liquid
l+s
l+s
solid
s1
s2
solid s1+s2 s1+s2 s1+s2
A A B A B B
有固溶体生成的相图
熔液 l
Ⅱ+ l Ⅰ+ l 固 溶 体 Ⅰ A
D
E Ⅰ+ Ⅱ
• •
单相区: =1, 两相区: =2, 三相区: =3,
f=2; f=1; f=0.
T
gas
A与B的T－x图：
g+l
上部为气体；
中部为液体；
l+s
liquid
下部为固体。
solid
A B
二元凝聚体系相图
主要介绍:
固相完全不互溶相图; 固相部分互溶相图;
有化合物生成的相图;
不稳定化合物相图; 二元盐水体系相图等.
M
b
L＋B
D
L＋A
E A＋B A N
C
M
Nwk.baidu.com
b
c
c
d e
J
B
N: 体系进入三相线, 固态A和B
t
开始同时析出, 在熔液完全凝固前，体系一直处于三相线上的N点， 故 步冷曲线上cd段均对应于N点。因三相线上f *=0, 故相律要求cd段 温度不能变化，于是在步冷曲线上表现为一段水平线。 N c d
N J d e
固 F 溶 体 Ⅱ
B
固溶体1: A中溶有少量的B, 此区域f=2 固溶体2: B中溶有少量的A, 此区域f=2 DEF: 三相线, 固溶体1,固溶体2, 组成为E的熔液三相共存, f=0.
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有不稳定化合物生成的二元相图
熔液 l B(s)+ l I B(s)+C(s)
H G
A(s)+ l
D E
C(s)+ l
T
P T I
H
1区 M 3区 D E
2区 C
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4区
A
B
t
3
步 冷 曲 线
1. 定义： 当体系缓慢而均匀地冷却时，描绘 体系温度随时间变化的曲线。 2. 特点 当有相变化发生时，温度随时间的变 化速率将发生变化，出现转折或水平线。
步
P: A和B的混合熔液，单相 P M a b
H
冷
T
L
曲
P
线
T
I
a
M: 体系进入两相区, 开始有相 变化发生（固态B析出）, 在步 冷曲线上出现转折表现为b点
F
A(s)+C(s)
A
C
B
C为不稳定化合物, 当温度升高至H点时, 化合物C将熔化 DEF: 三相线, 固体A, 固体C和熔液三相共存, f=0
6 GHI: 三相线, 固体B, 固体C和熔液 (组成为G)三相共存, f=0
含不稳定化合物二元相图形成的示意图
当二元体系中化合物的熔点与某一组分的熔点相差太大时, 则会形 成含不稳定化合物的二元相图. 如图: 组分B的熔点逐步升高时, 以 B为溶剂的溶液的凝固点下降曲线随着提高, 当曲线不与C的凝固 点下降曲线相交时, 相图就会如下右图所示, 即为含不稳定化合物 的二元相图.
D N
A
B
t
有化合物生成的二元合金相图
1区:熔液,f=2 2区:A(s)+l;f=1 3区:C(s)+l;f=1 4区:C(s)+l;f=1 5区:B(s)+l;f=1 6区:A(s)+C(s);f=1 7区:C(s)+B(s);f=1 DEF:三相线;f=0 A,C,熔液三相共存 HGI:三相线;f=0, C,B,熔液三相共存
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H
I
2
E
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D
白硅石A2
鳞石英A1 MN: 三相线,鳞石英,白硅石 与莫莱石达平衡 IED: 三相线,A2+C+l FGH: 三相线,B+C+l
5
M N
7
6
SiO2 A 莫莱石 C Al2O3 B
H
6
7
H2O
A.H2O
A
phase diagram of two compounds (1)
• 1区: 单相,熔液,f=2 • 2区: 两相,A2+l,f=1 • 3区: 两相,C+l • 4区: 两相,B+l • 5区: 两相,A2+C • 6区: 两相,A1+C • 7区: 两相,B+C
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F G
固相完全不互溶相图
1区:熔液,f=2 2区:A(s)+l;f=1 3区:B(s)+l;f=1 4区:A(s)+B(s);f=1 CED:三相线;f=0 固体A,B和熔液E 三相达平衡.
P点步冷曲线(见 右图): PM 为直 线,M点开始析出 固体B,曲线斜率 变慢,至N点体系 呈三相平衡, f=0, 曲线为平段,N 点 以下为两固相平 衡.
步冷曲线的绘制方法
1. 标明相区;
• 过起点作垂线，即表示体系物系点的变 化。注意观察体系穿越了哪些相区及三 相线；
• 当体系由一个相区进入另一个相区时步 冷曲线将发生转折； • 当体系遇到三相线时，在步冷曲线上将 出现水平段；
步冷曲线
T
液相组成沿ME线变化
P I
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H 1区 M
2区 C
4区 E
3区