相图复习

概 念

状态变量：描述、表征热力学平衡状态的物理参量称为状态变量（Values are determined by current condition & are independent of path.）

过程变量： Have meaning only for changing systems.

强度性质： Have a value at each point in a system. May vary from point to point. Do not depend on the amount of matter.

容量性质： Values apply to the whole system. Depend on the amount of matter.

规则溶液：符合 的溶液即为规则溶液

理想溶液：每一组分在全部浓度范围内都遵从拉乌尔定律的溶液即为理想溶液

稀溶液： 在定温定压下，溶剂服从拉乌尔定律，而溶质服从亨利定律的溶液

准化学模型：混合热仅由最近邻原子间的键能引起。

偏摩尔量：The change of a thermodynamic property when one mole of a component is added to an infinitely large quantity of solution with the composition x. In this case, the composition of other components can be B A mix x x H Ω=∆ε

z N 0=Ω

considered constant. （在恒温恒压下，除B 物质的量以外其他物质的量均保持不变，在充分大的系统中加入1molB 物质所引起的系统广度量Z 的改变值即B

C n P T B n Z Z ≠⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=、、 化学位：偏摩尔吉布斯自由能

中间相：若组元混合后自由能最低的原子组态与两个纯组元的晶体结

构都不相同，则这种新的结构成为中间相。 有序相：某些置换固溶体，当温度足够低时，不同种类的原子在晶格上呈周期性排列

均匀形核：若晶核在母相基体中无择优地任意均匀分布，称为均匀形核

非均匀形核：若晶核在母相基体中某些区域择优地不均匀分布，则称为非均匀形核

共格界面：界面上的原子同时位于两相晶格的结点上，即两相界面上的原子排列完全匹配，界面上的原子为两相所共有

半共格界面：界面上的两相原子部分地保持匹配。：

非共格界面：两相界面处的原子排列相差很大，即错配度很大时，只能形成非共格界面

多形性转变：在固溶体中发生的由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的过程

共晶转变：在一定的温度下，由一定成分的液相同时结晶出成分一定的两个固相的转变过程

包晶转变：在一定温度下，由一定成分的固相与一定成分的液相作用，i

j n n P T i n G G /,,⎭⎬⎫⎩⎨⎧∂∂==μ

形成另一个一定成分的固相的转变过程

偏晶转变：某些合金冷却到一定温度时，由一定成分的液相分解为一定成分的固相和另一个一定成分的液相，这种转变称为偏晶转变

下坡扩散：沿着浓度降低的方向进行的扩散，使浓度趋于均匀化

上坡扩散：转变时会发生浓度低的向浓度高的方向扩散，产生成分的偏聚而不是成分的均匀化，这种扩散通常称为上坡扩散。

浓度三角形：三元合金的成分通常用三角形表示，这个三角形叫浓度三角形。

问题

1、二元系的平衡判据：

不同组元在各相中的化学位相同。（不仅适用于二元合金，也适用于多元合金）

2、凝固过程产生微观偏析的原因

结晶过程中，由于冷却速度较快，在一定温度下，扩散尚未进行完全时温度就继续下降了，这样就使液相尤其是固相内保持着一定的浓度梯度，造成各相内成分的不均匀，使晶粒内部存在着浓度差别。从而产生微观偏析。

3、平衡凝固和非平衡凝固的差别

平衡凝固：合金在极缓慢冷却条件下进行结晶的过程，其凝固的方式

也是一个形核和长大的过程，也需要满足成分起伏、能量起伏、结构起伏三个条件，在平衡结晶过程中，每个温度下的扩散都进行完全，使固相和液相的整体处处均匀一致。

非平衡结晶：由于在实际生产中，液态合金流入铸型后，冷却速度较快，在一定温度下扩散尚未进行完全，温度就继续下降了，这样就使液相尤其是固相内保持者一定的浓度梯度，造成各相成分不均匀

例如：产生微观偏析（晶内偏析，晶界偏析）、伪共晶，伪共析、包晶不完全性等。

4、合金的凝固组织中为什么常常出现枝晶，而纯金属中不出现？

由于固溶体合金在结晶过程中会发生不平衡结晶，使先后从液相中结晶出的固相成分不同，再加上冷速过快，不能使成分扩散均匀，结果就使每个晶粒内部的化学成分不均匀，出现晶内偏析的情况，先结晶的部分含有高熔点组元较多，后结晶部分低熔点组元较多，由于固溶体晶体通常呈树枝状，使得枝干与枝间的化学成分不同，出现枝晶偏析。而纯金属也可能以树枝的形状长大，但当所有枝晶都严密合缝地对接起来，由于无成分差别，所以看不到枝晶。

5.步冷曲线法的特点和不足。

特点：1、步冷曲线上的平台和转折点表征某一温度下发生相变的点

2、二元凝聚体系相图可根据步冷曲线绘制

3、可通过控制其组成、温度和冷却速度获取材料的组织和性能

不足：1、要准确测出其转变温度，需要缓慢冷却，这对于固态相变较不适用，对于液固相变较合适

2、由于组成接近共晶的系统在开始凝固时析出的固体很少，相应的相变潜热也很小，因此其步冷曲线上的转折点往往不明显，以致不能正确确定共晶的位置

6、相变为什么需要过冷度

且

可见，要获得结晶过程所必须的驱动力，一定要使实际结晶温度低于理论结晶温度，即要有一定的过冷度。

7、部分二元相图和二元相图的区别 The liquidus line related to the pure element meets the T axis with an m

m C T T L T L T L G ∆=-≈∆