冶金物理化学【10】— 典型二元相图与三元相图

冶金物理化学【10】— 典型二元相图与三元相图这一段是包晶反应 液相 L 一个固相生成另一个固相注意这里中间的那个点是共析点而不是共晶点 因为这里是一个固相生成两个固相 左边这个符号是高温铁素体 固溶体是奥氏体 固溶体是铁素体注意这个图中的 x 轴是碳元素的质

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冶金物理化学【10】--- 典型二元相图与三元相图

 冶金物理化学【10】--- 典型二元相图与三元相图

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这一段是包晶反应 — 液相L一个固相生成另一个固相

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注意这里中间的那个点是共析点而不是共晶点 — 因为这里是一个固相生成两个固相!

冶金物理化学【10】--- 典型二元相图与三元相图左边这个符号是高温铁素体

γ固溶体是奥氏体,α固溶体是铁素体

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注意这个图中的x轴是碳元素的质量分数冶金物理化学【10】--- 典型二元相图与三元相图

 图中中C表示氧化钙,S表示二氧化硅

CiSj — 表示的意思是 i 个氧化钙,j个二氧化硅冶金物理化学【10】--- 典型二元相图与三元相图

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这里是一个液相分层的两相区 — 一个液相转变为两个不同的液相

二元相图的应用冶金物理化学【10】--- 典型二元相图与三元相图

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 铅的密度比铜要大,所以铜会浮在铅的上面冶金物理化学【10】--- 典型二元相图与三元相图

原理和上面的铅中除铜一致 

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冰晶石氧化铝二元体系 

冰晶石可以分为三个氟化钠和一个氟化铝

初晶(初始结晶)温度:到达液相线开始有固体析出的温度


第二部分 — 三元相图冶金物理化学【10】--- 典型二元相图与三元相图

K是体系中的物质数,冶金物理化学【10】--- 典型二元相图与三元相图 这个是相数(相数最小为1)

对于一个三元相图我们要用四维空间图来表示,但是在实际过程中我们多用的是凝聚系三元相图,此时温度和压力两个影响中我们要去掉压力的影响

所以对于凝聚系三元相图我们要用三维空间立体图来描述冶金物理化学【10】--- 典型二元相图与三元相图

上面这个是一个最简单的三元共晶相图 

在三元相图中 — 液相线变成了液相面 ,共晶点变成了共晶线

如 c’ e2′ E e3′ 这四个点就是c’的液相面,当点在这个面上时,液相中开始析出固相c’

然后C和A的共晶点也变为了共晶线Ee3′ ,在这条共晶线上,液相中同时析出A和C两个固相冶金物理化学【10】--- 典型二元相图与三元相图

 上面这个是投影平面图,其中e1,e2,e3分别是AB,BC,AC三个二元体系中的二元共晶点

其中E点是凝聚系三元相图特有的三元共晶点 — 从液相中同时有ABC三个固相析出,四相共存,这点是零变量点

上面的用圈给圈住的ABC所在区域分别是ABC的初晶区,到达那个初晶区,液相中就开始析出这个初晶区对应的固体

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这个是等温截面图,在这个图中过一温度作平行于底面的面,与三元相图的交面就是我们要的等温截面图  — 具体的后面再介绍 

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三元相图中的基本规则冶金物理化学【10】--- 典型二元相图与三元相图

 P是投影图中的一点,那么P的组成的求法 —         

1.过P点分别作平行于三角形三条底边的线,并连接P点和三条线与底边的交点

然后求每一组分的含量 — 以B为例

1.找到与B顶点相对的底边平行的过P点的线

2.找到上面那条线与底边的交点x

3.将x与和与x相距最近的与B顶点相对的底边的端点

4.上一步连的线的长度所对应的浓度分数就是B的浓度分数

A和C的求法同理

组成浓度三角形的基本规则

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注意是与某一三角形底边 

这个规则很好理解 — 毕竟做平行线之后到底边的距离都是一样的冶金物理化学【10】--- 典型二元相图与三元相图

 证明从略,但就是几何规则

然后越靠近A/B/C(指三角形中的图标)的话,则A/B/C的摩尔浓度越大,反之越远离越小冶金物理化学【10】--- 典型二元相图与三元相图

 其实就是前面讲的杠杆规则 

这个杠杆规则的作用是当我们将两平衡相组成混合物的时候我们可以求出这个混合物的位置,找到位置后也就能找到这个混合物的具体的配比了

以DE两点组成一个新物系点时,我们该怎么确定这个物系点的位置呢?

1.首先这个物系点必定在D和E的连线上

2.其次我们要根据 Wd(这个是D物质的质量)乘以DO(O是物系点)等于We(E物质的质量)乘以EO — 通过这个方程我们就能求出物系点的位置冶金物理化学【10】--- 典型二元相图与三元相图

比如A析出,液相中A的含量减少,液相中的组成自然就向远离析出组元A的方向变化(i含量越小,液相点就越远离i) 冶金物理化学【10】--- 典型二元相图与三元相图

 当有三个相点的时候我们该如何如何找到这三个相点围成的三角形的重心呢?

1.用杠杆规则找到DE上的物系混合点G

2.连接FG,用杠杆规则找到FG上的物系混合点M,这个M点就是重心了冶金物理化学【10】--- 典型二元相图与三元相图

物理平衡法求出M点组成,然后再根据组成反推找交点得到重心点M 冶金物理化学【10】--- 典型二元相图与三元相图

当重心点在新构建的三角形内的时候,正常使用上面提到的规则 

而当重心处于三角形之外的时候,就要用到我们的交叉位置规则

交叉位置规则中也分为不同的情况:1.交叉位  2.共轭位冶金物理化学【10】--- 典型二元相图与三元相图

 出现交叉的时候,涉及的交叉的底边的两个端点对应的物质反应生成交叉线上的两个端点对应的物质冶金物理化学【10】--- 典型二元相图与三元相图冶金物理化学【10】--- 典型二元相图与三元相图

处于共轭点时,三角形中位于新物质下方的三角形顶点为重心,如上面图中位于M点下方的F点为重心


总结冶金物理化学【10】--- 典型二元相图与三元相图

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 化合物无论是稳定化合物还是不稳定化合物都可以冶金物理化学【10】--- 典型二元相图与三元相图

f = 3 + 1 – 相数 

初晶区 — 液相中析出固相

二次结晶线(共晶线) — 一个液相中同时析出两个不同的固相

四相点:一个液相中同时析出三个不同的固相

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