2-3 NH3-CO2-H2O三元体系相图
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三元相图ppt
三元相图的分析技巧
相态的分析
确定三元相图的三个相态
根据三元相图中的三个区域，可以确定三元相图的三个相态，即液相、固相和气 相。
确定相态之间的转化
三元相图中不同相态之间的转化与成分和温度有关，可以根据相图中的成分和温 度范围确定不同相态之间的转化条件。
结晶过程的分析
分析结晶过程
三元相图中的结晶过程分析需要了解不同成分的溶液中结晶 过程的特点，以及结晶过程中成分的变化规律。
材料科学的基础研究
三元相图的研究也是材料科学基础研 究的重要组成部分。通过对三元相图 的深入研究，可以更好地理解物质的 本质和规律，为材料科学的其他领域 提供基础支撑。
THANKS
谢谢您的观看
新型材料的探索
研究者们通过实验探索新型材料的三元相图，以寻找具有更优性能的相变材料， 应用于能源、环保等领域。
理论研究进展
计算方法的改进
研究者们不断改进计算方法，以更准确地预测三元相图中的 相行为。
分子动力学模拟
利用分子动力学模拟技术，研究者们可以模拟真实材料的三 元相图，为理论预测提供更为准确的依据。
多晶型和同素异构体的存在
在某些三元体系中，可能存在多种晶型和同素异构体，这些不同结构的物质在物理和化学 性能上可能存在显著的差异，因此如何考虑这些差异对三元相图的影响也是一个重要的问 题。
三元相图未来研究方向的建议
加强实验研究
由于三元相图的复杂性，实验研究仍然是确定三元相图最准确的方法。因此，需要发展新的实验技术，提高实验的精度和效 率，同时需要建立更加完善的数据库和理论模型来描述和预测三元相图。
应用研究进展
能源储存与运输
研究者们正在研究如何利用三元相图优化能源储存与运输过程中的性能。例 如，优化相变材料在储存和运输过程中的热力学性质。
相态的分析
确定三元相图的三个相态
根据三元相图中的三个区域，可以确定三元相图的三个相态，即液相、固相和气 相。
确定相态之间的转化
三元相图中不同相态之间的转化与成分和温度有关，可以根据相图中的成分和温 度范围确定不同相态之间的转化条件。
结晶过程的分析
分析结晶过程
三元相图中的结晶过程分析需要了解不同成分的溶液中结晶 过程的特点，以及结晶过程中成分的变化规律。
材料科学的基础研究
三元相图的研究也是材料科学基础研 究的重要组成部分。通过对三元相图 的深入研究，可以更好地理解物质的 本质和规律，为材料科学的其他领域 提供基础支撑。
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新型材料的探索
研究者们通过实验探索新型材料的三元相图，以寻找具有更优性能的相变材料， 应用于能源、环保等领域。
理论研究进展
计算方法的改进
研究者们不断改进计算方法，以更准确地预测三元相图中的 相行为。
分子动力学模拟
利用分子动力学模拟技术，研究者们可以模拟真实材料的三 元相图，为理论预测提供更为准确的依据。
多晶型和同素异构体的存在
在某些三元体系中，可能存在多种晶型和同素异构体，这些不同结构的物质在物理和化学 性能上可能存在显著的差异，因此如何考虑这些差异对三元相图的影响也是一个重要的问 题。
三元相图未来研究方向的建议
加强实验研究
由于三元相图的复杂性，实验研究仍然是确定三元相图最准确的方法。因此，需要发展新的实验技术，提高实验的精度和效 率，同时需要建立更加完善的数据库和理论模型来描述和预测三元相图。
应用研究进展
能源储存与运输
研究者们正在研究如何利用三元相图优化能源储存与运输过程中的性能。例 如，优化相变材料在储存和运输过程中的热力学性质。
三元相图(推荐)课件PPT
C
TB B3 B2 E2 B1
B
46
固
A1
LA+B
B1
相
LA+B +C
面 LA+C
E
LB +C
——
四三 相相 平平 衡衡 共共 晶晶
转 变 结 束
2021/3/10
TA
A3 A2 A1
E3
A
C1 E1
TC
E C3 C2 C1
C
TB B3 B2 E2 B1
B
47
中 A2
——
间 转 平
A1
面 变 衡
相 区
L+B L+C
TB-E1-E-E2-B3-B1 TC-E2-E-E3-C3-C1
B-e1-e-e2-B C-e2-e-e3-C
TA
三元 简单共晶相图
小结
A3
A2 A1
E3
A
TC
E C3 C2
相变类型
LA LB LC
TB
E1
B3
B2
E2 B1
B
2021/3/10
C1
C
68
80 70
60
B% 50
10
20
30
40
II
C% 50
40
60
30 20
70
III
80
2021/3/10
10
90
IV
A 90 80 70 60 50 40 30 20 10 C
← A%
10
1）与某一边平行的直线
B
含对角组元浓度相等
B%
C%
2021/3/10
TB B3 B2 E2 B1
B
46
固
A1
LA+B
B1
相
LA+B +C
面 LA+C
E
LB +C
——
四三 相相 平平 衡衡 共共 晶晶
转 变 结 束
2021/3/10
TA
A3 A2 A1
E3
A
C1 E1
TC
E C3 C2 C1
C
TB B3 B2 E2 B1
B
47
中 A2
——
间 转 平
A1
面 变 衡
相 区
L+B L+C
TB-E1-E-E2-B3-B1 TC-E2-E-E3-C3-C1
B-e1-e-e2-B C-e2-e-e3-C
TA
三元 简单共晶相图
小结
A3
A2 A1
E3
A
TC
E C3 C2
相变类型
LA LB LC
TB
E1
B3
B2
E2 B1
B
2021/3/10
C1
C
68
80 70
60
B% 50
10
20
30
40
II
C% 50
40
60
30 20
70
III
80
2021/3/10
10
90
IV
A 90 80 70 60 50 40 30 20 10 C
← A%
10
1）与某一边平行的直线
B
含对角组元浓度相等
B%
C%
2021/3/10
三元相图分析 ppt课件
单相区与之点接 （水平截面与棱边的交点，表 示三个平衡相成分。）
相率相区的相数差1； 相区接触法则： 单相区/两相区曲线相接；
两相区/三相区直线相接。
三元相图分析 22
三元相图分析 23
合金结晶过程分析； （4）投影图 相组成物相对量计算（杠杆定律、重心定律）
组织组成物相对量计算（杠杆定律、重心定律）
三元相图分析 8
6.2.2 重心定律 在一定温度下，三元合金三相平衡时，合金的成分点为三
个平衡相的成分点组成的三角形的质量重心。（由相率可知， 此时系统有一个自由度，温度一定时，三个平衡相的成分是 确定的。）
平衡相含量的计算：所计算相的成分点、合金成分点和二 者连线的延长线与对边的交点组成一个杠杆。合金成分点为 支点。计算方法同杠杆定律。
三元相图分析 13
6.4 三元共晶相图
6.4.1 组元在固态互不溶，具有共晶转变的相图 1. 相图分析 点：熔点；二元共晶点；三元共晶点。
三元相图分析 14
面： 区：
液相面 固相面 两相共晶面 三相共晶面 两相区：3个 单相区：4个 三相区：4个 四相区：1个
三元相图分析 15
三元相图分析
❖ 投影图
三元相图分析
三元相图的主要特点 （1）是立体图形，主要由曲面构成； （2）可发生四相平衡转变； （3）一、二、三相区为一空间。
三元相图分析 3
6.1三元相图的成分表示法 6.1.1 浓度三角形（等边、等腰、直角三角形） （1）已知点确定成分； （2）已知成分确定点。
等边浓度三角形
三元相图分析 4
三元相图分析 28
6.6 具有化合物的三元相图及三元相图的简化分割
三元相图分析 29
❖ 6.7 三元合金相图应用举例 6.7.1
相率相区的相数差1； 相区接触法则： 单相区/两相区曲线相接；
两相区/三相区直线相接。
三元相图分析 22
三元相图分析 23
合金结晶过程分析； （4）投影图 相组成物相对量计算（杠杆定律、重心定律）
组织组成物相对量计算（杠杆定律、重心定律）
三元相图分析 8
6.2.2 重心定律 在一定温度下，三元合金三相平衡时，合金的成分点为三
个平衡相的成分点组成的三角形的质量重心。（由相率可知， 此时系统有一个自由度，温度一定时，三个平衡相的成分是 确定的。）
平衡相含量的计算：所计算相的成分点、合金成分点和二 者连线的延长线与对边的交点组成一个杠杆。合金成分点为 支点。计算方法同杠杆定律。
三元相图分析 13
6.4 三元共晶相图
6.4.1 组元在固态互不溶，具有共晶转变的相图 1. 相图分析 点：熔点；二元共晶点；三元共晶点。
三元相图分析 14
面： 区：
液相面 固相面 两相共晶面 三相共晶面 两相区：3个 单相区：4个 三相区：4个 四相区：1个
三元相图分析 15
三元相图分析
❖ 投影图
三元相图分析
三元相图的主要特点 （1）是立体图形，主要由曲面构成； （2）可发生四相平衡转变； （3）一、二、三相区为一空间。
三元相图分析 3
6.1三元相图的成分表示法 6.1.1 浓度三角形（等边、等腰、直角三角形） （1）已知点确定成分； （2）已知成分确定点。
等边浓度三角形
三元相图分析 4
三元相图分析 28
6.6 具有化合物的三元相图及三元相图的简化分割
三元相图分析 29
❖ 6.7 三元合金相图应用举例 6.7.1
尿素生产方法原理--尿素的合成PPT
NH3一C02一H 20 —NH 2CONH2四元相图结构
在NH3一C02一H 20三元系中加人高沸点 组分NH2CONH2或NH2CONH2和H20混合物后，即成为
NH3一C02一H 20 —NH 2CONH2四元系。在尿素合成 反应过程中系指三元系发生合成反应而成的过渡
态相图和稳态相图(平衡态)。
35
实际合成相图是由二元相图演变而来 超临界NH3-CO2二元共沸相图的形状结
以及气液相平衡变化规律，是尿素合成实际相图 NH3一CO2一H 2O三元系以及NH3一CO2一H 2O — NH2CONH2四元系相图的基础。
36
2、NH3一C02一H 20 三元相图结构
在NH3一C02二元系中加入高沸点难挥 发组分H20后，即成为NH3一C02一H 20三元系，是 尚未生成尿素的介稳态相图。随着H20的进入，二 元物系的沸点会进一步升高，因而原来的二元相 图形状会发生如下变化：沸腾环上移；相图的液 相范围会进一步扩大；二元共沸点温度升高，共 沸点组成的NH3／CO2略微升高。通常将NH3一C02一 H 20三元系表示为NH3一C02(H2O／CO 2为定值)似 二元系。
16尿素合成过程中相平衡关系对于合成和回收未转化物的工艺条件的确定是十分重要的相图的分类按组分数划分单组分系统二组分系统三组分系统按性质组成划分蒸气压组成图沸点组成图熔点组成图温度按组分间相互溶解情况划分完全互溶系统部分互溶系统完全不互溶系统相律用图解的方法表示出来即用相平衡状态图研究由一种或数种物质所构成的相平衡系统的性质如沸点熔点蒸汽压溶解度等与条件如温度压力及组成等的函数关系这种关系的图叫相图phasediagram
相图的分类
单组分系统 按组分数划分 二组分系统
三组分系统
三元相图ppt
智能化数据库
通过建立智能化数据库，可以实现对大量计算结果的自动分析和处理，从而更好地挖掘三 元相图中的信息。
06
其他相关三元相图的内容
三元合金的物理性质
液相线
三元合金在一定温度和压力下， 各相之间的混合物处于平衡状态 ，此时液态三元合金的最低共晶 成分的液相组成点连接形成的曲 线。
固相线
三元合金在一定温度和压力下， 各相之间的混合物处于平衡状态 ，此时固态三元合金的共晶成分 的固相组成点连接形成的曲线。
数据库管理系统
通过建立数据库管理系统，可以将三元相图计算结果进行分类、整理和归纳，方 便研究人员进行查询和使用。
三元相图的集成与智能化研究
多尺度模拟
利用多尺度模拟方法可以将微观结构和宏观性能联系起来，从而更好地研究三元相图。
机器学习
机器学习技术可以对三元相图计算结果进行分析、归纳和预测，从而为研究三元相图提供 了新的思路和方法。
优化合金组织
通过三元相图，可以预测合金在不同温度和成分下的组织，进而优化合金组织结 构，提高材料综合性能。
材料制备
优化制备工艺
三元相图可以预测不同制备工艺下的材料相变行为，为制备 工艺的优化提供依据。
新型材料制备
利用三元相图可以设计新型的高性能材料，并通过合适的制 备工艺制备得到所需的材料体系。
工业生产过程
三元相图
xx年xx月xx日
目录
• 三元相图简介 • 三元相图的基本理论 • 三元相图的主要分析方法 • 三元相图的具体应用 • 三元相图的发展趋势和前景 • 其他相关三元相图的内容
01
三元相图简介
定义和意义
定义
三元相图是一种图形表示，主要用于描述 三个变量或三种物质之间的相互关系。
通过建立智能化数据库，可以实现对大量计算结果的自动分析和处理，从而更好地挖掘三 元相图中的信息。
06
其他相关三元相图的内容
三元合金的物理性质
液相线
三元合金在一定温度和压力下， 各相之间的混合物处于平衡状态 ，此时液态三元合金的最低共晶 成分的液相组成点连接形成的曲 线。
固相线
三元合金在一定温度和压力下， 各相之间的混合物处于平衡状态 ，此时固态三元合金的共晶成分 的固相组成点连接形成的曲线。
数据库管理系统
通过建立数据库管理系统，可以将三元相图计算结果进行分类、整理和归纳，方 便研究人员进行查询和使用。
三元相图的集成与智能化研究
多尺度模拟
利用多尺度模拟方法可以将微观结构和宏观性能联系起来，从而更好地研究三元相图。
机器学习
机器学习技术可以对三元相图计算结果进行分析、归纳和预测，从而为研究三元相图提供 了新的思路和方法。
优化合金组织
通过三元相图，可以预测合金在不同温度和成分下的组织，进而优化合金组织结 构，提高材料综合性能。
材料制备
优化制备工艺
三元相图可以预测不同制备工艺下的材料相变行为，为制备 工艺的优化提供依据。
新型材料制备
利用三元相图可以设计新型的高性能材料，并通过合适的制 备工艺制备得到所需的材料体系。
工业生产过程
三元相图
xx年xx月xx日
目录
• 三元相图简介 • 三元相图的基本理论 • 三元相图的主要分析方法 • 三元相图的具体应用 • 三元相图的发展趋势和前景 • 其他相关三元相图的内容
01
三元相图简介
定义和意义
定义
三元相图是一种图形表示，主要用于描述 三个变量或三种物质之间的相互关系。
三元相图教程ppt课件
e1 E1
C E2 e2
（4） 三角形规则
C
用途：确定结晶产物和
结晶终点。
内容：原始熔体组成点 所在三角形的三个顶点表
C
e4
E
m P
e3
示的物质即为 其结晶产物；
与这 三个物质相应的初晶
A
S
区所包围的三元无变量点 A
e1
Q
B
．
S
B
是其结晶终点。
46
2） 不同组成的结晶路程分析 A、划分副三角形， 确定组成点的位置； B、 分析析晶产物和析晶终点； C、分析析晶路线，正确书写其结晶路程； D、利用规则检验其正确性。
A
结论：从M3中取出M1
＋M2愈多，则M点离M1和
M2愈远。
C
M
M3 PP M1
M2 B
17
四、 三元相图的基本类型
1)具有一个低共熔点的简单三元相图
高温熔体
对C晶体饱和： p=2, f=2
低共熔点：同时对晶 体C、A、B饱和， p=4,f=0; 至液相消失 到达界线：同时对晶体 C、A饱和; p=3, f=1 18 18
(2)三侧面：构成三个简单二元系统状态图，并具有相 应的二元 低共熔点；
(3)二元系统的液相线在三元系统中发展为液相面，液 相面代表了一种二相平衡状态，三个液相面以上的空间 为熔体的单相 区；
(4)液相面相交成界线，界线代表了系统的三相平衡状 态，f ＝ 1；
(5)三个液相面和三条界线在空间交于E/点，处于四相 平衡状态， f ＝ 0；
E1为I相应副 三角形的交叉 位，则为单转 熔点
40
无变量点 E1处于其相应 副三角形 △ADC的共轭 位，则为双转 熔点,在E1点发 生l+C+A=D
第5章-三元相图PPT课件
•20
2、结晶过程分析 O 自液态缓冷至于液互
相相交时，开始从液相中结晶出 α 固溶体，此时液相的成分l1即为合金成分， 而固相的成分为固相面某一点 s。
α 相越来 越多，固相的成分由s1点沿固相面移至s2 点，液相成分自l1点移至 l2点，由直线法则可知，合金的成分点必落 在l2和s2的连线上。
Ca＝WA＝30％ Ac＝WC＝60％ Ab＝WB＝10％。
中都有应用，但应用最为广泛的还是等边 三角形。
•10
2、等边成分三角形中特定意义的线 (1) 平行 于三角形某一边的直线 凡成分位于该线上的所有合金，它们 所含的由这条边对应顶点所代表的组元的 含量为一定值。如图5-103中ef直线上代表 B组元的含量均为Ae。
•15
•16
•17
由直线法则可得到以下规律： a、 当温度一定时，若已知两平衡相的 成分，则合金的成分必位于两平衡相成分 的连线上； b、 当温度一定时，若已知一相的成分 及合金的成分，则另一平衡相的成分必位 于两已知成分点的连线的延长线上； c、 当温度变化时，两平衡相的成分变 化时，其连线一定绕合金的成分点而转动。
•1
三元相图与二元相图比较，组元数增加 了1个,即成分变量是两个，故表示成分的坐 标轴应为2个,需要用一个平面表示，再加上 垂直于该平面的温度轴，这样三元相图就 演变成一个在三维空间的立体图形，分隔 相区的是一系列空间曲面，而不是二元相 图的平面曲线。
•2
1、三元相图的成分表示方法 (1) 等边成分三角形 这样的三角形称为浓度三角形或成分三角 形(Composition Triangle)。常用的成分三 角形是等边三角形和直角三角形。
•38
•11
•12
(2)通过三角形顶点的任一直线 凡成分位于该直线上的所有合金
2、结晶过程分析 O 自液态缓冷至于液互
相相交时，开始从液相中结晶出 α 固溶体，此时液相的成分l1即为合金成分， 而固相的成分为固相面某一点 s。
α 相越来 越多，固相的成分由s1点沿固相面移至s2 点，液相成分自l1点移至 l2点，由直线法则可知，合金的成分点必落 在l2和s2的连线上。
Ca＝WA＝30％ Ac＝WC＝60％ Ab＝WB＝10％。
中都有应用，但应用最为广泛的还是等边 三角形。
•10
2、等边成分三角形中特定意义的线 (1) 平行 于三角形某一边的直线 凡成分位于该线上的所有合金，它们 所含的由这条边对应顶点所代表的组元的 含量为一定值。如图5-103中ef直线上代表 B组元的含量均为Ae。
•15
•16
•17
由直线法则可得到以下规律： a、 当温度一定时，若已知两平衡相的 成分，则合金的成分必位于两平衡相成分 的连线上； b、 当温度一定时，若已知一相的成分 及合金的成分，则另一平衡相的成分必位 于两已知成分点的连线的延长线上； c、 当温度变化时，两平衡相的成分变 化时，其连线一定绕合金的成分点而转动。
•1
三元相图与二元相图比较，组元数增加 了1个,即成分变量是两个，故表示成分的坐 标轴应为2个,需要用一个平面表示，再加上 垂直于该平面的温度轴，这样三元相图就 演变成一个在三维空间的立体图形，分隔 相区的是一系列空间曲面，而不是二元相 图的平面曲线。
•2
1、三元相图的成分表示方法 (1) 等边成分三角形 这样的三角形称为浓度三角形或成分三角 形(Composition Triangle)。常用的成分三 角形是等边三角形和直角三角形。
•38
•11
•12
(2)通过三角形顶点的任一直线 凡成分位于该直线上的所有合金
(详细)NH3——CO2——H2O三元体系相图
NH3-CO2-H2O三元体系相图所谓的相图就是相平衡图，是物系在平衡时各组成条件（温度、浓度、压力）之间的关系图。
图2-22中的纵坐标代表CO2的质量分数，横坐标代表NH3的质量分数，坐标原点代表纯水。
纵轴100处代表纯CO2，横轴100处代表纯NH3。
图中每种化合物（或混合物）的总碳量均以CO2来表示，总氮量均以NH3表示。
在CO2 -NH3连线以下的区域中的化合物（或混合物）由CO2、NH3和H2O构成，把这类化合物称为亲水化合物。
在CO2-NH3连线以上的区域的化合物（或混合物），则是NH3和CO2及负水（脱水）构成的，把它称为憎水化合物。
在CO2-NH3连线上的化合物（或混合物）则是只由NH3和CO2构成的。
由此可知，凡在CO2-NH3连线以上区域的组成点，其CO2和NH3的质量分数之和均超过100%。
图中标有温度的组线是等温溶解度曲线，它代表一种盐与液相平衡。
该线经过转折后表示与液相呈平衡的是另外一种盐。
转折点代表同一温度下两条溶解曲线的交点，因此在该点与液相呈平衡的是两种盐。
图中的粗线就是这类转折点的连线，也就是多温图上的两种盐共饱和线。
将各条粗线描绘出来就将图2-22分成各个区域。
各区中的化合物就代表在该区内与液相呈平衡的盐。
右边有一分层区，在该区内，任何等温线上的一个组成点，都分为两个界线分明的液体层，它们的组成分别为该等温线与分层区域界线的两个交点所代表。
一、CO2 -NH3 -H2O体系（Ⅰ）恒温相图图2-23为20℃时CO2-NH3-H2O体系的恒温相图。
图中有四条溶解度曲线：E'E1是NH4HCO3(组成点为C)的溶解度曲线，E1E2是复盐2NH4HCO3•(NH4)2CO3•H2O（组成点为P）的溶解度曲线，E2E3是一水碳酸盐(NH4)2CO3•H2O(组成点为S)的溶解度曲线，E3F'是氨基甲酸铵（组成点为A）的溶解度曲线。
因为E'E1和E3 F'两条曲线未能在图上完全表示出来，因此E'和F'分别为两条曲线上的一个点。
水盐体系相图及其应用第三章三元水盐体系相图.
应用此类相图可判断怎样可得固体纯盐?
如有B和C固体盐的混合物, 问能否通过 加水使之部分溶解的方法从其中获取一 种纯盐固体, 能得到哪一种纯盐固体? 可 从相图加以讨论. (1) 稀释法分离提纯盐 设起始物系点为a, 向其中加水,体系的组 成沿aA线向A方向移动. 物系点在BFC区 时, 体系三相平衡共存. 到达b点时,C全部 溶完, 剩下B固体与溶液F共存, 过滤可得 纯B固体盐. 由图知, 混合盐的总组成在B
f =3-3+1=1
e2 e
e3
ABCe为ABC共晶区； f =34+1=0
B C
A
三、立体图中的冷却过程
m→m1：随温度下降，宏观无现象，各 盐浓度增加。 m1：与B盐饱和面相交，B盐开始饱和。 c m1→m2：B盐单独析出，固相为B点， 液相沿m1→l移动。 m2：液相与B、C盐共饱和线相交，C盐开
第三章
三元水盐体系相图
第一节 三元体系相图的组成表示方法及基本规则
简单三元水盐体系：由具有共同离子的两种盐和水构成的体系。 NaCl KCl H 2O
Na2 SO4 ( NH 4 ) 2 SO4 H 2O
复杂三元水盐体系： 不具有共同离子的两种盐和水构成的体系，或是盐和
水生成了结晶水复盐以及两种盐结合形成了新的复盐
的体系，情况较为复杂，我们称这样的体系为复杂三 元水盐体系。
特殊三元水盐体系： 构成体系的不是两种盐而是一种碱性物和一种酸性物，
如重过磷酸钙的生产，在不考虑磷石中的杂质时，可 表示为： 示为； 体系。 NH3 CO2 H 2O
CaO P2O5体系，碳酸氢铵体系可表 H 2O
一、三组分系统相图
b
T1
c
中科院三元系相图讲义
5.13 四相平衡共晶系 L+
β
曲面
3、三相共晶反应区界面 L++
反应开始
L+
L+
L+＋ fe1Em
L++ he2En
le3Em
II: 纵截面图：垂直于浓度三角面的纵截面图，某 一成分切线，各相随温度变化情况。 III: 投影图：不同温度下相界在浓度三角形上的 投影，反应熔化或结晶温度随浓度的变化。
I. 等温截面图
TC TA
确定在一定温度下，体系状态随 组分的变化。 B C
L+α
TB
L+
α
C
L A TC>T>TB
A
B
C
A
P
R
e
f
g
两相平衡的情况(杠杆规则) O合金，在某一温度分解成α、β，则α、β的连线 必通过O，且O在α、β直线重量重心上， α、β的相 对量为： B e’ f’ O w % 100% α O g’
w % O
β
100%
A
P
R
Q
e
f
g
C
三相平衡的情况
① 重心规则 已知成分P、Q、N，熔配成新合金R， 则R在△PQN内，且在重心上。
������������ ������ 和������������ ������分割而来）；
L+
2. 固相面 单相区顶面： ������: afml ������: ckpi 双相区顶面： ������ + ������: lkpm ������ + ������: ihnp ������ + ������: fgnm 三相区顶面：mpn ������: bgnh
相平衡-三元相图
28
Pb-Sn-Cd相图
29
等温截面
1. 液相线aa’,bb’； 2 二相区L＋Pb，L＋Cd， 2. f=3-=1,如果液相Sn含 量为m%，作ml//AC， 可得液相组成l; 3 结线 Al、Ak 3.
TE , Te, Tm, Sn 280 C Tm , Pb , Tm,Cd
o
30
34
简单共晶三元系立体图
液相线（6） 液相 （ ） 液相面（3）：A、B、C 共晶线（3）： 共晶线（ ） E1 : L A B
E2 : L B C E3 : L A C 四相点（三元共晶点）
L A BC
35
立体状态图
平面投影图
36
三 平衡冷却析晶过程 三、平衡冷却析晶过程
B
C
F A
G
23
第一结晶区，当总组成 点落在该区域中时，液 相组成必在液相面上， 在液 继续降温发生一次凝固 析晶作用，体系处于两 作 系 相平衡，故称第一结晶 区。分别相应于三个组 分别相应 个 分的一次结晶区也称为 其 其晶区。因此有A初晶区， 此有 初 B初晶区和C初晶区 L⇄ S, F=2
液相线：cd, df, bb’ 二相区：L+Pb L+Cd L+Sn 三相区：L Pb Cd 三相区：L+Pb+Cd f=0, 所以组成一定
Te1 , Te 2 , TE 200 o C Tm, Pb , Tm,Cd , Tm, Sn , Te 2
31
二相区（3） 三相区（3） 一相区（ 相区（L）
45
生成一个稳定的二元化合物的三元相图
该体系如图所示可以分割 ΔABD和ΔADC二个副（亚） 三角形, 有两个低共熔点 （E1、E2），可应用共晶 体系的冷却规律处理。 在E1点发生 L = A + B + D; 在E2点发生 L = A + C + D 组成点连线A-D与相界线 E1E2的交点eAD是界线上的 最高点，温度向两侧下降。
三元系统相图
第四节 三元系统相图
三元系统：c
相律
=3
f c p 1 4 p
温度、浓度 不可能出现5相 或更多相平衡 1
pmin 1, f max 3 f min 0, pmax 4
一、 三元相图的组成表示方法
通常采用等边三角形表示三元系统的组成
—— 浓度三角形
三个顶点表示三个纯 组分A、B、C的一元 系统； 三条边表示三个二元 系统A-B、B-C、CA的组成； 三角形内任意一点表 示一个含有A、B、C 三个组分的三元系统 2 的组成。
界线上任一点的切线与 相应连线的交点实际上 表示了该点液相的瞬时 析晶组成
瞬时析晶组成是指液 相冷却到该点温度， 从该点组成的液相中 所析出的晶相组成
17
（3） 重心规则
判断无变量点的性质
• 如无变量点处于其相应的副三角形的重心位，则该无变 量点为低共熔点；如无变量点处于其相应的副三角形的 交叉位，则为单转熔点；如无变量点处于其相应的副三 角形的共轭位，则为双转熔点。
双线法确定三元组成—过M点引另两条边 的平行线
3
浓度三角形的两个性质：
（1） 等含量规则
平行于三角形某一边的直线上的各点，其第三组
分的含量不变。
4
（2） 定比例规则 从浓度三角形某角顶 引出之射线上各点，另外 二个组分含量的比例不变。 推论：
从三个组元的混合物中不 断取走C组元，那么这个系统 的组成点将沿CM延长线并沿
f=1
E (L C+A+B, f = 0) 固相点 C F M FLASH
12
杠杆规则计算液相量和固相量
液相到达D点时：
固相量 CM 液相量 MD
固相量 CM 固液总量(原始配料量) CD 液相量 MD 固液总量(原始配料量) CD
三元系统：c
相律
=3
f c p 1 4 p
温度、浓度 不可能出现5相 或更多相平衡 1
pmin 1, f max 3 f min 0, pmax 4
一、 三元相图的组成表示方法
通常采用等边三角形表示三元系统的组成
—— 浓度三角形
三个顶点表示三个纯 组分A、B、C的一元 系统； 三条边表示三个二元 系统A-B、B-C、CA的组成； 三角形内任意一点表 示一个含有A、B、C 三个组分的三元系统 2 的组成。
界线上任一点的切线与 相应连线的交点实际上 表示了该点液相的瞬时 析晶组成
瞬时析晶组成是指液 相冷却到该点温度， 从该点组成的液相中 所析出的晶相组成
17
（3） 重心规则
判断无变量点的性质
• 如无变量点处于其相应的副三角形的重心位，则该无变 量点为低共熔点；如无变量点处于其相应的副三角形的 交叉位，则为单转熔点；如无变量点处于其相应的副三 角形的共轭位，则为双转熔点。
双线法确定三元组成—过M点引另两条边 的平行线
3
浓度三角形的两个性质：
（1） 等含量规则
平行于三角形某一边的直线上的各点，其第三组
分的含量不变。
4
（2） 定比例规则 从浓度三角形某角顶 引出之射线上各点，另外 二个组分含量的比例不变。 推论：
从三个组元的混合物中不 断取走C组元，那么这个系统 的组成点将沿CM延长线并沿
f=1
E (L C+A+B, f = 0) 固相点 C F M FLASH
12
杠杆规则计算液相量和固相量
液相到达D点时：
固相量 CM 液相量 MD
固相量 CM 固液总量(原始配料量) CD 液相量 MD 固液总量(原始配料量) CD
第8章三元系相图PPT课件
线组成的。因此在水平截面中，两相区与三相区以共轭线 隔开。
48
49
3、三相平衡区
• 三相平衡时自由度为1，温度和各相成分只有一个可独立变 化。这时系统称为单变量系，三相平衡转变称为单变量系 转变。
• 三元系中的三相平衡转变有：
（1）共晶型转变包括： 共晶转变 L 共析转变 偏晶转变 L1 L2 熔晶转变 L
58
59
Q&A问答环节
敏而好学，不耻下问。 学问学问，边学边问。
He is quick and eager to learn. Learning is learni ng and asking.
60
结束语
感谢参与本课程，也感激大家对我们工作的支持与积极 的参与。课程后会发放课程满意度评估表，如果对我们
16
答：（1）各点的成分如下表
C
D
E
F
G
H
WA
0.1 0.3 0.5 0.5
WB
0.4 0.8 0.4
0.4
WC
1.0
0.6
0.1
0.3
0.5
0.1
（2）点E,F,G的wA:wC=1:1（三点位于过B的一条直线上） 点E,H中，wC=0.1（位于平行AB的直线上） 点H,F,D中，wB=0.4（位于平行AC的直线上） 点G,H中，wA=0.5（位于平行BC的直线上）
37
8.4 两个共晶 型二元系和一 个匀晶型二元 系构成的三元 相图
38
8.5 包共晶型 三元系相图
39
40
8.6 具 有四相 平衡包 晶转变 的三元 系相图
41
42
43
8.7 形成稳定化合物的三元系相图
48
49
3、三相平衡区
• 三相平衡时自由度为1，温度和各相成分只有一个可独立变 化。这时系统称为单变量系，三相平衡转变称为单变量系 转变。
• 三元系中的三相平衡转变有：
（1）共晶型转变包括： 共晶转变 L 共析转变 偏晶转变 L1 L2 熔晶转变 L
58
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Q&A问答环节
敏而好学，不耻下问。 学问学问，边学边问。
He is quick and eager to learn. Learning is learni ng and asking.
60
结束语
感谢参与本课程，也感激大家对我们工作的支持与积极 的参与。课程后会发放课程满意度评估表，如果对我们
16
答：（1）各点的成分如下表
C
D
E
F
G
H
WA
0.1 0.3 0.5 0.5
WB
0.4 0.8 0.4
0.4
WC
1.0
0.6
0.1
0.3
0.5
0.1
（2）点E,F,G的wA:wC=1:1（三点位于过B的一条直线上） 点E,H中，wC=0.1（位于平行AB的直线上） 点H,F,D中，wB=0.4（位于平行AC的直线上） 点G,H中，wA=0.5（位于平行BC的直线上）
37
8.4 两个共晶 型二元系和一 个匀晶型二元 系构成的三元 相图
38
8.5 包共晶型 三元系相图
39
40
8.6 具 有四相 平衡包 晶转变 的三元 系相图
41
42
43
8.7 形成稳定化合物的三元系相图
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图2-29为CO2 -NH3 -H2O体系30℃的恒温相图。图上有四条
溶解度曲线，cE是NH4HCO3的溶解度曲线，EE1是2NH4HCO3•
(NH4)2CO3溶解度曲线；E1E2 是(NH4)2CO3•H2O的溶解度曲
线，E2a是NH4COONH2的溶解
度曲线。 面积AE2a为NH4COONH2
为两条曲线上的一个点。
1．与四条溶解度曲线对应的 四个两相区 面积CE'E1代表NH4HCO3结 晶区，面积PE1E2代表P盐结晶区， 面积SE2E3代表(NH4)2CO3•H2O 盐结晶区，面积AE3F'A代表 NH4COONH2结晶区。 E1、E2和E3是三个两盐共饱 点：E1是C、P两盐共饱点，E2是 P、S两盐共饱点，E3是S、A两 盐共饱点。
结晶区，面积sE1E2为(NH4)2
C03•H2O结晶区，面积PEE1为 倍半碳酸铵结晶区，面积CcE为
NH4HCO3结晶区。
三角形ASE2为NH4
COONH2和
(NH4)2CO3•H2O二盐的 共结晶区，三角形SPE1
力(NH4)2CO3•H2O和倍
半碳酸铵二盐的共结晶 区，三角形PCE为倍半
碳酸铵和NH4HCO3二盐
图中标有温度的组线是等温溶解度曲 线，它代表一种盐与液相平衡。该线
经过转折后表示与液相呈平衡的是另
外一种盐。转折点代表同一温度下两 条溶解曲线的交点，因此在该点与液 相呈平衡的是两种盐。图中的粗线就 是这类转折点的连线，也就是多温图 上的两种盐共饱和线。将各条粗线描 绘出来就将图2-22分成各个区域。各
区中的化合物就代表在该区内与液相
呈平衡的盐。右边有一分层区，在该 区内，任何等温线上的一个组成点， 都分为两个界线分明的液体层，它们 的组成分别为该等温线与分层区域界 线的两个交点所代表。
一、CO2 -NH3 -H2O体系（Ⅰ）恒温相图
图2-23为20℃时CO2-NH3 H2O体系的恒温相图。图中有四条 溶解度曲线：E'E1是NH4HCO3(组成 点为C)的溶解度曲线，E1E2是复盐 2NH4HCO3•(NH4)2CO3•H2O（组成 点为P）的溶解度曲线，E2 E3是一 水碳酸盐(NH4)2CO3•H2O(组成点为 S)的溶解度曲线，E3 F'是氨基甲酸 铵（组成点为A）的溶解度曲线。因 为E'E1和E3 F'两条曲线未能在图上 完全表示出来，因此E'和F'分别
到多温相图。
图2-24是根捃表2-1数据绘出的CO2-NH3 -H2O体系的多 温相图。它是为了讨论NH4HCO3生产过程而突出NH4 HCO3
结晶区的相图。
图中的细线是溶解度曲线，也叫等温线。粗线是连接同 类两种盐在不同温度下的共饱点而得到的连线，称为共饱线。 图中共绘出七条两种盐共饱线。
线HA：C、P两种盐共饱和； AB：P、R两种盐共饱和(R
分为两个液相层，一层的组成
为a1，另一层的组成为a2，其 数量关系可由杠杆规则计算出
来。
组成点al是液体NH4COONH2中溶解少量的NH3， 而a2为液氨中溶解少量的NH4COONH2，两层都与固 相NH4COONH2保持平衡。 图中的E点是A、C两 种盐共饱和点。面积AcE是 A和C两种盐共同结晶区。
盐组成为NH4HCO3•NH4COONH2)； AJ：C、R两种盐共饱和； GB：P、S两种盐共饱和； BC：S、R两种盐共饱和； CD：R、A两种盐共饱和； CF：S、A两种盐共饱和。
以上七条线分割出各种相区：
① 区域LHAJN是NH4HCO3
的饱和面，图中N不是一个固定 位置，因为这部分数据不完整。
为使得到的NH4HCO3 产品的纯度较高，不希望体 系在碳化过程中在达到
NH4HCO3结晶区之前，先
经过其他盐的结晶区，因为 那样就有可能夹带其他盐结
晶出来。为此，使碳化操作
线从邻近NH4HCO3相区的 别种盐的结晶区的边缘通过。
由图可见，20%为最合适的
原始氨水浓度了（在图上以 Q点表示之）。
当用100%的CO2（图中以R 点表示之）碳化时，新体系点应 位于QR连线上，当体系达到P点 并使溶液维持在20℃时，则连 接IP并延长至与20℃溶解度曲线
如果用组成为a的氨水
进行碳化，则系统点将沿着
CO2 - a 连线移动。先生成 (NH4)2CO3•H2O结晶，后又 转变为2NH4HCO3•(NH4)2 CO3•H2O结晶，继续碳化则
变为NH4HCO3结晶。
二、CO2-NH3-H2O 体系（Ⅰ）多温相图
如表2-1所示为CO2-NH3-H2O体系的溶解度数据。如果 把各种温度下的溶解度数据都叠加在一张相图上，就可以得
② 区域GBAH是P盐饱和面。
③ H2O
饱和面。
⑤ 曲线FCD以右的区域是 NH4COONH2饱和面。
三、碳酸氢铵生产过程中碳化过程分析
图2-25上的I点代表 NH4HCO3的组成点（21.5%
的NH3，55.7%的CO2，
22.8%的H2O）。图中LHAJK 区代表20～50℃温度间隔内 的NH4HCO3结晶区。在用 CO2碳化氨水时，当体系点进 到NH4HCO3结晶区时，就出 现NH4HCO3结晶。
响。
2．C02-NH3-H20 体系(Ⅱ)多温相图
——END Thank you
当温度进一步降低到了
70℃时，除NH4COONH2 和NH4 HC03结晶外，又出
现P：2 NH4 HCO3•(NH4)2
CO3结晶，液相仍分层。
图2-28所示为70℃的恒温相 图。图中的P点是2NH4HCO3 •(NH4)2CO3（又名倍半碳酸铵） 的组成点（26.8%的NH3，52% 的CO2）。曲线EE1是P盐的溶解 度曲线，面积PEE1是其结晶区。 分层连接线为a'1 a'2。a'1的组成 是63%的NH3，26%的CO2；a'2 的组成是88%的NH3，2%的CO2， NH4COONH2的结晶区比100℃的 又扩大了。
温相图
图2-26是用直角等腰三角形 表示的140℃的恒温相图。
图中的A代表NH4COONH2
的组成点，C代表NH4HCO3
（55. 7%的CO2，21.5%的NH3） 的组成点。OC是NH4HCO3和 H2O的连线。直线左方无实验数 据，直线AC的上方也不去进行
研究。
在140℃只有氨基甲酸铵
一种固相可能存在，因为它
2．与三个两盐共饱点相对 应的有三个两盐共同结晶区 三角形E1PC是P、C两盐共 晶区，三角形E2SP是S、P两 盐共晶区，三角形E3AS是A、S 两盐共晶区。 饱和曲线E'E1E2E3F'以下是 不饱和区。 由图2-23可知，四种盐均为 不相称盐，因为A、C、P、S各 点分别与O点的连线都不与本身 溶解度曲线相交。
的共结晶区。 四条线以下的区域
为不饱和区。
如图2-30所示为0℃时该
体系的相图。固相只有NH4 HCO3、(NH4)2CO3•H2O和
NH4COONH2三种盐结晶。
上面介绍了五个温度的 恒温相图。如果将此各温度
的溶解度数据绘在一个图上，
就可得到如图2-31所示的多 温相图的梯形部分。由此可
清楚地看出温度对相变的影
的熔点较高(约152℃)。曲线 ab是它的溶解度曲线（或叫
熔点曲线）。扇形面积Aba
是NH4COONH2结晶区。 NH4COONH2的结晶区随温 度的下降而扩大，如温度为 120℃时，它的溶解度曲线变 成了虚线a1b1。
如果把温度降到120℃以下，除NH4COONH2结晶区外， 液相发生分层现象，又出现NH4HCO3溶解度曲线。 图2-27为100℃的恒温图。 图中的cE线NH4HCO3溶解度曲 线，扇形面积CcE是其结晶区。 NH4COONH2的结晶区有明显 的扩大。直线ala2是分层结线。 在这条线上的任何组成点，都
相交于M点，M点即代表此时的
液相组成。 如果开始时氨水含量高于
20%，则为了避免夹带其他杂质，
只好提高碳化度或温度，但提高 碳化度会使出塔气体中CO2含量
增高，而提高温度则又要增加氨
的损失。
四、CO2-NH3-H2O 体系(Ⅱ)相图
重点讨论与氨基甲酸铵结晶 有关联的区域，因为这是与尿素 生产过程有密切关系的区域。 1．CO2-NH3-H2O体系(Ⅱ)恒
第四节
NH3-CO2-H2O三元体系相图
图2-22中的纵坐标代 表CO2的质量分数，横坐
标代表NH3的质量分数，
坐标原点代表纯水。纵轴 100处代表纯CO2，横轴 100处代表纯NH3。图中每 种化合物（或混合物）的 总碳量均以CO2来表示， 总氮量均以NH3表示。
在CO2 -NH3连线以下的 区域中的化合物（或混合物） 由CO2、NH3和H2O构成，把 这类化合物称为亲水化合物。 在CO2-NH3连线以上的区域的 化合物（或混合物），则是 NH。和CO2及负水（脱水） 构成的，把它称为憎水化合物。 在CO2-NH3连线上的化合物 （或混合物）则是只由NH3和 CO2构成的。 由此可知，凡在CO2-NH3 连线以上区域的组成点，其 CO2和NH3的质量分数之和均 超过100%。