相平衡与相图精选PPT.ppt

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1、关于相平衡与相图关于相平衡与相图第1页，讲稿共174张，创作于星期二26-1凝聚态系统相平衡特点一、热力学平衡态和非平衡态一、热力学平衡态和非平衡态1.平衡态平衡态相图即平衡相图，反应的是体系所处的热力学平衡状态，相图即平衡相图，反应的是体系所处的热力学平衡状态，即即仅指出在一定条件下体系所处的平衡态仅指出在一定条件下体系所处的平衡态(其中其中所包含的相数，各相的状态、数量和组成所包含的相数，各相的状态、数量和组成)，与达平衡所需的时间无关。与达平衡所需的时间无关。硅酸盐熔体即使处于高温熔融状态，其粘度也很大，其扩硅酸盐熔体即使处于高温熔融状态，其粘度也很大，其扩散能力很有限，因而硅酸盐体系的

2、高温物理化学过程要达散能力很有限，因而硅酸盐体系的高温物理化学过程要达到一定条件下的热力学平衡状态，所需的时间是比较长的，到一定条件下的热力学平衡状态，所需的时间是比较长的，所以实际选用的是一种所以实际选用的是一种近似状态近似状态。第2页，讲稿共174张，创作于星期二2.介稳态介稳态即热力学非平衡态，经常出现于硅酸盐系统中。即热力学非平衡态，经常出现于硅酸盐系统中。如如：说明说明：介稳态的出现不一定都是不利的。由于某些介稳态具有：介稳态的出现不一定都是不利的。由于某些介稳态具有所需要的性质，因而创造条件所需要的性质，因而创造条件(快速冷却或掺加杂质快速冷却或掺加杂质)有意把它保存下来。有意把它

3、保存下来。如如：水泥中的水泥中的C2S，陶瓷中介稳的四方氧化锆陶瓷中介稳的四方氧化锆;耐火材料硅砖中的鳞石英以及所有的玻璃材料。耐火材料硅砖中的鳞石英以及所有的玻璃材料。石英石英鳞石英鳞石英 方石英方石英方石英方石英石英石英鳞石英鳞石英方石英方石英鳞石英鳞石英5731631178701470180270但由于转变速度慢，实际可长期存在。但由于转变速度慢，实际可长期存在。第3页，讲稿共174张，创作于星期二根据吉布斯相律根据吉布斯相律f=cp2f自由度数自由度数c独立组分数独立组分数p相数相数2温度和压力温度和压力外界因素外界因素 硅酸盐系统的相律为硅酸盐系统的相律为硅酸盐系统的相律为硅酸盐系统

4、的相律为:f=cp1二、相二、相律律第4页，讲稿共174张，创作于星期二二凝聚二凝聚态态系系统统中的中的组组分、相及相律分、相及相律1组组分、独立分、独立组组分分（1）组组分分系系统统中中能能够够单单独独分分离离出出来来且且能能独独立立存存在在的的化化学学纯纯物物质质。组组分数：分数：即系即系统统的物种数。的物种数。如：如：NaCl溶于溶于H2O中，其中，其组组分数分数=2；在硅酸在硅酸盐盐系系统统中，中，经经常用氧化物作常用氧化物作为为系系统统的的组组分，分，如：如：Al2O3-SiO2为为二元系二元系统统，组组分数分数=2；硅硅酸酸盐盐物物质质的的化化学学式式表表达达方方式式之之一一即即氧

5、氧化化物物形形式式表表达达，如如：钾钾长长石石K2OAl2O36SiO2为单为单元系元系统统，仅仅表示一种物表示一种物质质，组组分数分数=1。第5页，讲稿共174张，创作于星期二（2）独独立立组组分分数数表表示示构构成成平平衡衡系系统统中中各各相相组组成成所所需需要要的的最最少少组组分数，用分数，用“c”表示。表示。当不存在化学平衡当不存在化学平衡时时，组组分数分数=独立独立组组分数。分数。如如：低低温温系系统统中中CaCO3、CaO、CO2存存在在，组组分分数数=独独立立组组分分数数=3；当有化学平衡存在当有化学平衡存在时时，独立，独立组组分数分数=组组分数分数-独立的化学平衡数独立的化学平

6、衡数如：高温系如：高温系统统中中CaCO3、CaO、CO2存在，存在，有：有：CaCO3CaO+CO2平衡，平衡，组组分数分数=3；c=3-1=2；第6页，讲稿共174张，创作于星期二相与相之间有界面，可以用物理或机械办法分开。相与相之间有界面，可以用物理或机械办法分开。一个相可以是均匀的，但不一定是一种物质。一个相可以是均匀的，但不一定是一种物质。气体气体：一般是一个相。：一般是一个相。固体固体：有几种物质就有几个相，但如果是固溶体时为一个相。：有几种物质就有几个相，但如果是固溶体时为一个相。因为在固溶体晶格上各组分的化学质点随机分布均匀，因为在固溶体晶格上各组分的化学质点随机分布均匀，其物

7、理性质和化学性质符合相均匀性的要求，因而几个其物理性质和化学性质符合相均匀性的要求，因而几个组分形成的固溶体是一个相。组分形成的固溶体是一个相。液体液体：视其混溶程度而定。：视其混溶程度而定。p相数，相数，p=1单相系统，单相系统，p=2双相系统，双相系统，p=3三相系统三相系统2、相、相：指系统中具有相同的：指系统中具有相同的物理性质物理性质和化学性质的均匀和化学性质的均匀部分。部分。注：注：均匀均匀微观尺度上的均匀，而非一般意义上的均匀。微观尺度上的均匀，而非一般意义上的均匀。第7页，讲稿共174张，创作于星期二3、自由度、自由度定义定义:温度、压力、组分浓度等可能影响系统平衡状态的变量温

8、度、压力、组分浓度等可能影响系统平衡状态的变量，可以在一定范围内改变而不会引起旧相消失新相产生的可以在一定范围内改变而不会引起旧相消失新相产生的独立变量的数目独立变量的数目具体看一个二元系统的自由度。具体看一个二元系统的自由度。ABLf=2LBf=1ABf=1LAf=1f=0E 第8页，讲稿共174张，创作于星期二凝聚系统凝聚系统不含气相或气相可以忽略的系统。不含气相或气相可以忽略的系统。硅硅酸酸盐盐物物质质难难熔熔，挥挥发发性性很很小小，压压力力对对系系统统的的平平衡衡影影响响较较小小，可可认认为为硅硅酸酸盐盐系统属于凝聚系统。系统属于凝聚系统。相律在凝聚系统的形式为：相律在凝聚系统的形式为

9、：f=cp+11指温度因素。指温度因素。注：注：（1）相相律律是是在在化化学学位位相相等等（平平衡衡状状态态）下下推推导导出出的的，只只适适应应于于平平衡系统。衡系统。（2）对于一元凝聚系统，为了充分反映纯物质的各种聚集状态，）对于一元凝聚系统，为了充分反映纯物质的各种聚集状态，仍把压力取为变量。仍把压力取为变量。第9页，讲稿共174张，创作于星期二相律应用相律应用必须注意必须注意必须注意必须注意以下四点：以下四点：1.1.相律是根据热力学平衡条件推导而得，因而只能处理真实相律是根据热力学平衡条件推导而得，因而只能处理真实的热力学平衡体系。的热力学平衡体系。2.2.相律表达式中的相律表达式中的

10、“2”是代表外界条件是代表外界条件温度和压强温度和压强。如果电场、磁场或重力场对平衡状态有影响，则相律中的如果电场、磁场或重力场对平衡状态有影响，则相律中的“2”应为应为“3”、“4”、“5”。如果研究的体系为固态物质，可以。如果研究的体系为固态物质，可以忽略压强的影响，相律中的忽略压强的影响，相律中的“2”应为应为“1”。3.3.必须正确判断独立组分数、独立化学反应式、相数以及限必须正确判断独立组分数、独立化学反应式、相数以及限制条件数，才能正确应用相律。制条件数，才能正确应用相律。4.4.自由度只取自由度只取“0”以上的正值。如果出现负值，则说明体系可以上的正值。如果出现负值，则说明体系可

11、能处于非平衡态。能处于非平衡态。第10页，讲稿共174张，创作于星期二热分析法差 热 分析法(DTA)溶 解 度 法 静态法静态法(淬冷法淬冷法)动动态态法法三、相平衡研究方法第11页，讲稿共174张，创作于星期二6-2一元系一元系统统一元系一元系统统相相图图的表示方法的表示方法单单元元系系统统中中组组分分只只有有一一个个，不不存存在在浓浓度度问问题题，影影响响系系统统的的因因素只有温度和素只有温度和压压力，因此，相力，因此，相图图用温度和用温度和压压力二个坐力二个坐标标表示。表示。根据相律：根据相律：f=cP+2=3P(c=1)；Pmin=1，则则fmax=2（组组分分浓浓度度不不变变，所所

12、以以变变量量为为T、P）；Pmax=3，fmin=0。在在单单元系元系统统中最多可出中最多可出现现三相平衡共存。三相平衡共存。系系统统的平衡状的平衡状态态取取决于温度和决于温度和压压力。力。单单元系元系统统用用P-T图图表示。表示。相相图图上的每个点代表一个状上的每个点代表一个状态态状状态态点点。第12页，讲稿共174张，创作于星期二一、水的相图一、水的相图 1、相图：、相图：T374P217.7大气压大气压cbaOCSLg临界点临界点图图61水的相图水的相图2、相图分析：图中各点、线、平面区域所代表的意义、相图分析：图中各点、线、平面区域所代表的意义第13页，讲稿共174张，创作于星期二 注

13、意注意：冰点：冰点：是一个大气压下被空气饱和的水和冰的平衡是一个大气压下被空气饱和的水和冰的平衡共存温度；共存温度；三相点三相点O：是在它自己的蒸汽压力是在它自己的蒸汽压力(0.611KPa)下的凝下的凝固点固点(0.01)。是一个单组分系统。是一个单组分系统。3、水型物质和硫型物质、水型物质和硫型物质 解释界线的斜率解释界线的斜率：由克劳修斯克拉普隆方程由克劳修斯克拉普隆方程cbaOCSLg临界点临界点第14页，讲稿共174张，创作于星期二T374P217.7大气压大气压cbaOCSLg临界点临界点图图6-1水的相图水的相图由由图图6-1，冰冰的的熔熔点点曲曲线线斜斜率率为为负负，说说明明压

14、压力力增增大大，冰冰的的熔熔点点下下降降。这是由于冰熔化时体积收缩所致。这是由于冰熔化时体积收缩所致。象冰熔融时体积收缩的物质称为水型物质，象冰熔融时体积收缩的物质称为水型物质，如：铋、镓、锗等少数物质。如：铋、镓、锗等少数物质。大大多多数数物物质质熔熔化化时时体体积积膨膨胀胀，相相图图上上的的熔熔点点曲曲线线斜斜率率为为正正，压压力力增增大，熔点升高，这类物质称为硫型物质。大，熔点升高，这类物质称为硫型物质。第15页，讲稿共174张，创作于星期二三可逆和不可逆多晶三可逆和不可逆多晶转变转变的的单单元相元相图图1.单单相区相区实线实线把相把相图图分分为为四个四个单单相区。相区。FBA区区：低温

15、：低温稳稳定的晶型定的晶型的的单单相区；相区；FBCE区区：高温：高温稳稳定的晶型定的晶型的的单单相区；相区；ECD区区：液相（熔体）区；：液相（熔体）区；ABCD区：气相区。区：气相区。第16页，讲稿共174张，创作于星期二172 2 曲曲线 分开二个分开二个单相区的界相区的界线。ABAB线：晶型晶型的升的升华曲曲线；BCBC线：晶型晶型的升的升华曲曲线；CDCD线：熔体的蒸熔体的蒸发（蒸汽（蒸汽压）曲）曲线；FBFB线：晶型晶型和晶型和晶型的的转变曲曲线；ECEC线：晶型晶型的熔融曲的熔融曲线。3 3点：点：代表系代表系统中三相平衡中三相平衡的三相点有二个：的三相点有二个：B B点、点、C

16、 C点点B B点点：晶晶型型、晶晶型型与与气气相相的的三三相相平平衡；衡；C C点：点：晶型晶型、熔体与气相的三相平衡。、熔体与气相的三相平衡。第17页，讲稿共174张，创作于星期二184 4虚虚线：表示系表示系统可能出可能出现的各种介的各种介稳平衡状平衡状态。（1 1）面）面 ECGHECGH区：区：过冷熔体的介冷熔体的介稳单相区；相区；FBGHFBGH区：区：过热晶型晶型的介的介稳单相区；相区；BGCBGC和和ABKABK区：区：过冷蒸气的介冷蒸气的介稳单相区；相区；KFBKFB区：区：过冷晶型冷晶型的介的介稳单相区。相区。第18页，讲稿共174张，创作于星期二19（2 2）线 BGBG线

17、：过热晶型晶型的升的升华曲曲线；GHGH线：过热晶型晶型的熔融曲的熔融曲线；GCGC线：过冷熔体的蒸冷熔体的蒸发（蒸汽（蒸汽压）曲）曲线；KBKB线：过冷晶型冷晶型的升的升华曲曲线。（3 3）点）点 G G点：点：过热晶型晶型、过冷熔体和气相之冷熔体和气相之间的三相介的三相介稳平衡点，是一个介平衡点，是一个介稳三三相点。相点。第19页，讲稿共174张，创作于星期二图图6-7表示晶型表示晶型在在T1温度温度转变为转变为晶型晶型，再，再继续继续升温到升温到T3，晶型，晶型熔融熔融为为液相（熔体）。液相（熔体）。这这一一过过程程为为：晶型晶型晶型晶型熔体熔体晶型晶型转变转变是可逆的。是可逆的。晶型的

18、熔点晶型和晶型的转变点过热晶型蒸汽压曲线与过冷熔体蒸汽压曲线的交点：晶型的熔点特特点点：晶型转变温度低于二个晶相的熔点，晶型转变温度点处在稳定相区之内。第20页，讲稿共174张，创作于星期二图图6-8表示晶型表示晶型在在T1温度熔融成为液相。晶型温度熔融成为液相。晶型的蒸气压在整个温度范围都的蒸气压在整个温度范围都高于晶型高于晶型，即晶型，即晶型处于介稳态。直接加热晶型处于介稳态。直接加热晶型不可能得到晶型不可能得到晶型，要获得要获得晶型晶型，必须将晶型，必须将晶型熔融，然后使它过冷。熔融，然后使它过冷。其过程为：其过程为：晶型转变是不可逆的。晶型转变是不可逆的。如如:任意温度任意温度Tx下，

19、稳定存在的应是具有最小蒸气压的晶型下，稳定存在的应是具有最小蒸气压的晶型。当在。当在Tx温度下结晶时，其过程为：温度下结晶时，其过程为：L晶型晶型晶型晶型。如果晶型。如果晶型转变为晶转变为晶型型很快，则这一过程能实现；很快，则这一过程能实现；晶型晶型晶型晶型液相液相第21页，讲稿共174张，创作于星期二SiO2系统相图系统相图多晶转变多晶转变SiO2在自然界储量很大，以多种矿物的形态出现。在自然界储量很大，以多种矿物的形态出现。如水晶、玛瑙、砂岩、蛋白石、玉髓、燧石等。如水晶、玛瑙、砂岩、蛋白石、玉髓、燧石等。在常压和有矿化剂存在的条件下，固态有在常压和有矿化剂存在的条件下，固态有7种晶型种晶

20、型1、在、在SiO2的多晶转变中，的多晶转变中，一级变体间转变：一级变体间转变：石英石英 鳞石英鳞石英 方石英方石英转变很慢，要加转变很慢，要加快转变，必须加入矿化剂。快转变，必须加入矿化剂。同系列转变：同系列转变：、型晶体，转变速度非常快。型晶体，转变速度非常快。2、不同的晶型有不同的比重，、不同的晶型有不同的比重，石英的最大。石英的最大。3、SiO2的多晶转变的体积效应的多晶转变的体积效应(见表见表6-1/P227)、鳞石英转变体积效应最小鳞石英转变体积效应最小第22页，讲稿共174张，创作于星期二石英石英同同级级转转变变(慢慢)鳞石英鳞石英方石英方石英熔融石英熔融石英同同类类转转变变(快

21、)熔体熔体(1600)石英石英86717131470573熔体熔体(1670)160105鳞石英鳞石英鳞石英鳞石英200270方石英方石英石英玻璃石英玻璃急急冷冷二氧化硅的多晶型二氧化硅的多晶型转变位位移移型型转转变变重重建建型型转转变变第23页，讲稿共174张，创作于星期二SiO2相图相图（二）（二）SiO2相图相图（一）相图介绍相图上共有六个单相区，分别表示-石英、-石英、-鳞石英、-方石英、SiO2熔体及SiO2蒸气六个热力学稳定态的单相区；第24页，讲稿共174张，创作于星期二以耐火材料硅砖的生产和使用为例。以耐火材料硅砖的生产和使用为例。要求：鳞石英含量越多越好，而方石英越少越好。要

22、求：鳞石英含量越多越好，而方石英越少越好。实际情况：实际情况：加热至加热至573很快转变为很快转变为-石英，当加热至石英，当加热至870不转变为鳞石不转变为鳞石英，在生产条件下，常过热到英，在生产条件下，常过热到12001350直接转变为介稳的直接转变为介稳的-方石英。方石英。SiO2相图的实际应用相图的实际应用原因：原因：石英、鳞石英和方石英三种变体的高低温型转变中，方石英石英、鳞石英和方石英三种变体的高低温型转变中，方石英 V变变化最大，石英次之，而鳞石英最小。如果制品中方石英含量化最大，石英次之，而鳞石英最小。如果制品中方石英含量大，则在冷却到低温时，由于大，则在冷却到低温时，由于-方石

23、英转变成方石英转变成-方石英有较方石英有较大的体积收缩而难以获得致密的硅砖制品。大的体积收缩而难以获得致密的硅砖制品。第25页，讲稿共174张，创作于星期二1、在在573以下的低温，以下的低温，SiO2的稳定晶型为的稳定晶型为 石英，加热至石英，加热至573转变为高温型的转变为高温型的 石英，这种转变较快；石英，这种转变较快；冷却时在同一温度下以同样的速度发生逆转变。如果加热速度过快，则冷却时在同一温度下以同样的速度发生逆转变。如果加热速度过快，则 石英过热而在石英过热而在1600时熔融。如果时熔融。如果加热速度很慢，则在加热速度很慢，则在870转变为转变为 鳞石英。鳞石英。第26页，讲稿共1

24、74张，创作于星期二2、鳞石英在加热较快时，过热到鳞石英在加热较快时，过热到1670时熔融。当缓慢冷却时，在时熔融。当缓慢冷却时，在870仍可逆地转仍可逆地转变为变为 石英；当迅速冷却时，沿虚线过冷，在石英；当迅速冷却时，沿虚线过冷，在163转变为介稳态的转变为介稳态的 鳞石英，在鳞石英，在117转变为转变为介稳态的介稳态的 鳞石英。加热时鳞石英。加热时 鳞石英仍在原转变温度以同样的速度先后转变为鳞石英仍在原转变温度以同样的速度先后转变为 鳞石英和鳞石英和 鳞鳞石英。石英。第27页，讲稿共174张，创作于星期二3、鳞石英缓慢加热，在鳞石英缓慢加热，在1470时转变为时转变为 方石英，继续加热到

25、方石英，继续加热到1713熔融。当熔融。当缓慢冷却时，在缓慢冷却时，在1470时可逆地转变为时可逆地转变为 鳞石英；当迅速冷却时，沿鳞石英；当迅速冷却时，沿虚虚线过冷，在线过冷，在180270转变为介稳状态的转变为介稳状态的 方石英；当加热方石英；当加热 方石英仍方石英仍在在180270迅速转变为稳定迅速转变为稳定状态的状态的 方石英。方石英。第28页，讲稿共174张，创作于星期二4、熔融状态的熔融状态的SiO2由于粘度很大，冷却时往往成为过冷的液相石英玻璃。虽然它是介由于粘度很大，冷却时往往成为过冷的液相石英玻璃。虽然它是介稳态，由于粘度很大在常温下可以长期不变。如果在稳态，由于粘度很大在常

26、温下可以长期不变。如果在1000以上持久加热，也会产生析晶。以上持久加热，也会产生析晶。熔融状态的熔融状态的SiO2，只有极其缓慢的冷却，才会在，只有极其缓慢的冷却，才会在1713可逆地转变为可逆地转变为 方石英。方石英。第29页，讲稿共174张，创作于星期二30（二）相图应用及注意问题（二）相图应用及注意问题1常温下，常温下，-石英稳定存在；石英稳定存在；2石石英英玻玻璃璃，使使用用温温度度上上限限为为1100，若若在在1100长长时时间间使使用用，则则可可能能析析出方石英，这可用阶段转变定律解释；出方石英，这可用阶段转变定律解释；第30页，讲稿共174张，创作于星期二313硅砖生产过程中，

27、希望制品中鳞石英含量高，方石英含量低。硅砖生产过程中，希望制品中鳞石英含量高，方石英含量低。因因为这些变体的二级变体之间的转变中，方石英体积效应最大，而鳞石英最为这些变体的二级变体之间的转变中，方石英体积效应最大，而鳞石英最小。如表小。如表6-1所示。所示。第31页，讲稿共174张，创作于星期二324实际生产中：实际生产中：易出现易出现-石英在石英在870不转变为鳞石英，而是过热到不转变为鳞石英，而是过热到1200-1350直接转变为直接转变为-方石英。方石英。5.采取的措施：（1）在870适当保温，促使鳞石英生成；（2）在12001350加快升温速度避免生成-方石英;（3）控制温度在1400

28、-1430，并加入少量矿化剂，促进形成鳞石英。第32页，讲稿共174张，创作于星期二ZrO2有有三种晶型三种晶型：单斜：单斜ZrO2，四方，四方ZrO2和立方和立方ZrO2其转变关系：单斜其转变关系：单斜ZrO2四方四方ZrO2立方立方ZrO21200237010000100020003000温度温度()四方四方立方立方单斜单斜压压力力熔体熔体 五、ZrO2系统加入CaO或Y2O3形成稳定化立方ZrO2固溶体第33页，讲稿共174张，创作于星期二ZrO2用途1、作为特种陶瓷的重要原料、作为特种陶瓷的重要原料由于由于79的体积效应，常加适量的体积效应，常加适量CaO或或Y2O3。在在1500形成

29、立方晶型固溶体，称稳定化立方形成立方晶型固溶体，称稳定化立方ZrO22、熔点高、熔点高(2680)，作耐火材料，作耐火材料3、利用导氧导电性能，作氧敏传感器元件、利用导氧导电性能，作氧敏传感器元件4、利用体积效应，对陶瓷材料进行、利用体积效应，对陶瓷材料进行相变增韧相变增韧。第34页，讲稿共174张，创作于星期二356-3二元系二元系统统一、二元相一、二元相图图的表示法的表示法二元系二元系统统存在二种独立存在二种独立组组分，分，对对于二元凝聚系于二元凝聚系统统，其相律，其相律为为：f=cP+1=3P(c=2)；相相数数：Pmin=1，则则fmax=2（变变量量为为温温度度T和和组组分分浓浓度度

30、）；Pmax=3，fmin=0。二二元元凝凝聚聚系系统统相相图图是是以以温温度度为为纵纵坐坐标标，系系统统中中任任一一组组分分浓浓度度为为横横坐坐标标绘绘制制的的。相相图图上上的的几几何何要要素素点点、线线、面面分分别别表表示示系系统统的不同平衡状的不同平衡状态态。第35页，讲稿共174张，创作于星期二二元相图的二元相图的八种类型八种类型：1、具有低共熔点的二元系统；具有低共熔点的二元系统；2、生成一致熔融化合物的二元系统；生成一致熔融化合物的二元系统；3、生成不一致熔融化合物的二元系统、生成不一致熔融化合物的二元系统；4、固相中有化合物形成或分解的系统；固相中有化合物形成或分解的系统；5、具

31、有多晶转变的系统具有多晶转变的系统；6、具有液相分层的系统；具有液相分层的系统；7、形成连续固溶体的系统；形成连续固溶体的系统；8、形成不连续固溶体的系统。形成不连续固溶体的系统。第36页，讲稿共174张，创作于星期二学习相图的要求学习相图的要求：1、相图中点、线、面含义；、相图中点、线、面含义；2、析晶路程；、析晶路程；3、杠杆规则；、杠杆规则；4、相图的作用。、相图的作用。第37页，讲稿共174张，创作于星期二体系特点体系特点固相完全不互溶固相完全不互溶,液相完全互溶液相完全互溶有一个低共融点有一个低共融点特殊点线特殊点线E：低共熔点：低共熔点LABf=0TAE液相线液相线LAf=1TBE

32、液相线液相线LBf=1ATBEABALBLTABLBM具有一个低共熔点的二元系统具有一个低共熔点的二元系统第38页，讲稿共174张，创作于星期二39Lp=1f=2M(熔体熔体)CS1,(A)LAp=2f=1DS2,ALAp=2f=1ESE，A(B)LA+Bp=3f=0E(液相消失液相消失)ME,A+Bp=2f=1M3,A+BATBALBLTABLBMA+BEDS2CS1SEMEM3（3）析晶过程）析晶过程熔体冷却到熔体冷却到C，液相开始析出晶体，液相开始析出晶体A，此，此时二相平衡，时二相平衡，f=1；温度继续下降温度继续下降，液相组成从，液相组成从C点到点到E点，固相组成从点，固相组成从S1

33、点到点到SE点；点；温度降至温度降至TE，液相到达，液相到达E点，析出晶体点，析出晶体A和和B，此时，此时f=0，温度在，温度在TE不变直到析晶完毕，液不变直到析晶完毕，液相消失。固相组成回到原始配料点。相消失。固相组成回到原始配料点。配料配料M的高温熔体在的高温熔体在M点，为单一液相；点，为单一液相；第39页，讲稿共174张，创作于星期二40（4 4）析晶）析晶过程表达式：程表达式：液相点：液相点：固相点：固相点：A TBALBLTABLBMA+BEDS2CS1SEMEM3注：注：用式子表达析晶过程。用式子表达析晶过程。规定：两个液相点之间的箭头上规定：两个液相点之间的箭头上方表示液相的析晶

34、过程，方表示液相的析晶过程，L表示表示液相，液相，表示液相中析出晶体表示液相中析出晶体A，表示液相中析出晶表示液相中析出晶体体A和和B等；等；两个固相之间的箭头上方表示两个固相之间的箭头上方表示固相的组分。固相的组分。第40页，讲稿共174张，创作于星期二41ATBALBLTABLBMA+BEDS2CS1SEMEM3M2M1T1T2TE(1)T1：固相量固相量S%=0;液相量液相量L=100%;(2)T2：S%=M2D/S2D100；LM2S2/S2D100(3)刚到刚到TE:晶体晶体B未析出，固相只含未析出，固相只含A。S%=MEE/SEE100；LMESE/SEE100(4)离开离开TE：

35、L消失，晶体消失，晶体A、B完全析出。完全析出。SA%=M3B/AB100；SB%=M3A/AB100（5）杠杆规则）杠杆规则结线结线系统平衡共存的二个相的系统平衡共存的二个相的相点连线（即系统点、液相点、固相相点连线（即系统点、液相点、固相点的连线，以系统点为支点形成杠杆）点的连线，以系统点为支点形成杠杆）。第41页，讲稿共174张，创作于星期二知道开始析晶的温度，析晶终点，熔化终点的温度；知道开始析晶的温度，析晶终点，熔化终点的温度；平衡时相的种类平衡时相的种类平衡时相的组成平衡时相的组成预测陶瓷瓷的显微结构预测陶瓷瓷的显微结构预测产品性质预测产品性质平衡时相的含量平衡时相的含量相图的作用

36、相图的作用第42页，讲稿共174张，创作于星期二（二）生成一致熔融二元化合物的二元系统相图（二）生成一致熔融二元化合物的二元系统相图一致熔融化合物（一致熔融化合物（AmBn）：）：是一种稳定化合物，有固定熔点，熔化时其熔是一种稳定化合物，有固定熔点，熔化时其熔体组成与化合物组成相同，称为一致熔融化合物。体组成与化合物组成相同，称为一致熔融化合物。液相线：液相线：aE1、bE2、E1ME2；低共熔点：低共熔点：E1和和E2一致熔融化合物的特点：一致熔融化合物的特点：（1）组成点位于液相线的组成范围内；）组成点位于液相线的组成范围内；（2）表示化合物晶相的）表示化合物晶相的AmBn-M线线与其液相

37、线直接相交；与其液相线直接相交；（3）AmBn-M线将相图线将相图分为二个分分为二个分二元系统。二元系统。AAmBnBMNLALAAmBnB+AmBnB+LL+AmBnL+AmBnE1E2ab第43页，讲稿共174张，创作于星期二AAmBnBMNLALAAmBnB+AmBnB+LL+AmBnL+AmBnE1E2ab注意注意:相图作用：相图作用：当原始配料落在当原始配料落在AAmBn范围内，最终析晶产物为范围内，最终析晶产物为A和和AmBn；当原始配料落在当原始配料落在BAmBn范围内，最终析晶产物为范围内，最终析晶产物为B和和AmBn；第44页，讲稿共174张，创作于星期二（三）生成一个不一致

38、熔融化合物的二元相图（三）生成一个不一致熔融化合物的二元相图不一致熔化合物：是不稳定化合物。加热这种化合物不一致熔化合物：是不稳定化合物。加热这种化合物到某一温度便分解成到某一温度便分解成一种液相和一种晶相一种液相和一种晶相，二者组成与化，二者组成与化合物组成皆不相同。合物组成皆不相同。1、相图、相图bL+AL+CA+CC+BACBL+BTaTEEPKLTP第45页，讲稿共174张，创作于星期二2、相图分析、相图分析讨论讨论E：低共熔点：低共熔点，是析晶终点；，是析晶终点；P：转熔点或回吸点，：转熔点或回吸点，不一定是析晶终点，不一定是析晶终点，3、析晶过程分析：、析晶过程分析：图中的图中的1

39、、2、3、4点点第46页，讲稿共174张，创作于星期二bL+AL+CA+CC+BA2CBL+BTaEKL1析析晶晶路路线线PFMGBCLDHJ析晶路线分析：析晶路线分析：液相点：液相点：固相点：固相点：第47页，讲稿共174张，创作于星期二(2)同理可分析组成同理可分析组成3的冷却的冷却过程。在转熔点过程。在转熔点P处，处，LBC时，时，L先消失先消失，固相组固相组成点为成点为D和和F，其含量其含量由由D、J、F三点相三点相对位置求出。对位置求出。P点是回吸点是回吸点又是析晶终点。点又是析晶终点。BCLbL+AL+CA+CAC3BL+BTaEPDJFML3B+C液相点：液相点：固相点：固相点：

40、3点析晶过程分析：点析晶过程分析：第48页，讲稿共174张，创作于星期二bL+AL+CA+CC+BACBL+BTaEPDL1L1S1S21点析晶过程分析：点析晶过程分析：液相点：液相点：固相点：固相点：组成组成1在在P点回吸，点回吸，在在LBAmBm时时LB同时消失，同时消失，P点是回吸点又是析晶终点。点是回吸点又是析晶终点。第49页，讲稿共174张，创作于星期二bL+AL+CA+CC+BACBL+BTaTEEPLFDH4G44点析晶过程分析：点析晶过程分析：液相点：液相点：固相点：固相点：第50页，讲稿共174张，创作于星期二总结：总结：低共熔点低共熔点E和转熔点和转熔点P，这两个无变量点上

41、都表示一个液相与两个固相，这两个无变量点上都表示一个液相与两个固相之间的三相平衡，但它们的区别在于：之间的三相平衡，但它们的区别在于：低共熔点低共熔点E的相平衡关系是：的相平衡关系是：无论何种组成的二元熔体冷却过程中，液相状态点到达无论何种组成的二元熔体冷却过程中，液相状态点到达低共熔点低共熔点E时，两个固相同时析出，直至液相消失，因此，时，两个固相同时析出，直至液相消失，因此，低共熔点低共熔点E一定是析晶结束点一定是析晶结束点。S1S2E第51页，讲稿共174张，创作于星期二转熔点转熔点P的相平衡关系是：的相平衡关系是：在相图上三个点也在位于同一直线上，但液相点位于在相图上三个点也在位于同一

42、直线上，但液相点位于两个固相点的延长线上，且远离两个固相点的延长线上，且远离S1点，如下图所示点，如下图所示LPS1S2任何组成的二元熔体冷却过程中，液相状态点到达转熔点任何组成的二元熔体冷却过程中，液相状态点到达转熔点P时，液相回吸固相时，液相回吸固相S1生成生成S2，回吸过程可能有三种不同，回吸过程可能有三种不同的结果的结果第52页，讲稿共174张，创作于星期二（1）当原始组成点位于）当原始组成点位于LPS2之间，在之间，在TP温度下，固温度下，固相相S1被回吸完，系统余下液相被回吸完，系统余下液相P和新生成的固相和新生成的固相S2。在这。在这种情况下，转熔点不是析晶结束点。种情况下，转熔

43、点不是析晶结束点。（2）当原始组成点位于）当原始组成点位于S1S2之间，在之间，在TP温度下，回吸温度下，回吸结果液相首先消失在结果液相首先消失在P点，系统余下固相点，系统余下固相S1和新生成的固和新生成的固相相S2。（3）当原始组成点位于）当原始组成点位于C点，在点，在TP温度下，回吸结温度下，回吸结果，固相果，固相S1与液相恰好同时消失，系统只余下新生成的固与液相恰好同时消失，系统只余下新生成的固相相S2。由上述分析可看出：转熔点由上述分析可看出：转熔点P不一定是析晶结束点。不一定是析晶结束点。第53页，讲稿共174张，创作于星期二(四四)固相中有化合物形成或分解的二元系统相图固相中有化合

44、物形成或分解的二元系统相图 特点特点：化合物化合物AmBn加热到加热到Td温度即分解为组分温度即分解为组分A和组分和组分B的晶体，没有液相生成。化合物的晶体，没有液相生成。化合物AmBn只能通过只能通过A晶体和晶体和B晶体晶体之间的固相反应生成。之间的固相反应生成。在在Td发生的固相反应：发生的固相反应：C的组成为的组成为AmBn化合物在低温形成高温分解化合物在低温形成高温分解L+AL+BA+BACBA+CC+BETaTeTd1Tb第54页，讲稿共174张，创作于星期二特点：特点：化合物化合物AmBn只在某一温度区间存在，即在低只在某一温度区间存在，即在低温、高温下都要分解。温、高温下都要分解

45、。在在Td发生的固相反应：发生的固相反应：在在在在Tn发生的固相反应：发生的固相反应：ABA+BA+CB+CA+BEL+AL+B化合物存在于某一温度范围内化合物存在于某一温度范围内2TdTnTaTb第55页，讲稿共174张，创作于星期二(五五)具有多晶转变的二元系统相图具有多晶转变的二元系统相图两种类型两种类型：A、在低共熔点下发生、在低共熔点下发生B、在低共熔点以上发生、在低共熔点以上发生实例应用实例应用：1、CaO.Al2O3.2SiO2SiO2系统相系统相图图2、CaO.SiO2CaO.Al2O3.2SiO2系系统相图统相图第56页，讲稿共174张，创作于星期二A、在低共熔点下发生、在低

46、共熔点下发生TETPBABA BA BA LBLETabB、在低共熔点以上发生、在低共熔点以上发生aCPEA+LA+LA+BB+LLABB%特殊点特殊点特殊点特殊点E：低共熔点：低共熔点，f0，是析晶终点，是析晶终点，LA B；P：晶型转变点，：晶型转变点，f0，不是析晶终点，不是析晶终点，LA LA 具有多晶转变的二元系统相图具有多晶转变的二元系统相图第57页，讲稿共174张，创作于星期二M1M2MTETPBABA BA BA LBLETabML1S1G液相点：液相点：固相点：固相点：M熔体的冷却析晶过程：熔体的冷却析晶过程：第58页，讲稿共174张，创作于星期二aIPEA+LA+LA+BB

47、+LLABB%ML1S1GM2MM熔体的冷却析晶过程：熔体的冷却析晶过程：液相点：液相点：固相点：固相点：第59页，讲稿共174张，创作于星期二(六六)形成固溶体的二元系统相图形成固溶体的二元系统相图 1 1、形成连续固溶体的二元系统相图、形成连续固溶体的二元系统相图（1）相图特点：）相图特点：无二元无变量点，系统内只存在无二元无变量点，系统内只存在两个相平衡点，不可能出现三相平衡两个相平衡点，不可能出现三相平衡状态。状态。ABTTaTbS(AB)LL+S(AB)B%生成生成连续固溶体的二元系统相图连续固溶体的二元系统相图ML1L2L3S1S2S3Mm第60页，讲稿共174张，创作于星期二M熔

48、体的冷却析晶过程：熔体的冷却析晶过程：液相点：液相点：固相点：固相点：（2）杠杆规则计算固液相量）杠杆规则计算固液相量如如M熔体冷却到熔体冷却到m点时，可用杠杆规则计算固、液点时，可用杠杆规则计算固、液相的相对含量。相的相对含量。第61页，讲稿共174张，创作于星期二2、生成有限固溶体的二元系统相图、生成有限固溶体的二元系统相图（1）相图特点）相图特点组分组分A、B之间可以形成固溶体，但溶解度是有限的，之间可以形成固溶体，但溶解度是有限的，不能以任意比例互溶。不能以任意比例互溶。SA(B)表示表示B组分溶解到组分溶解到A组分中所形成的固溶体；组分中所形成的固溶体；SB(A)表示表示A组分溶解在

49、组分溶解在B组分中所形成的固溶体。组分中所形成的固溶体。第62页，讲稿共174张，创作于星期二TAFGBCDEbaSA(B)+SB(A)SA(B)SA(B)+LL+SB(A)SB(A)LM1T1S1L1T1T1mM1L1S1h第63页，讲稿共174张，创作于星期二M1熔体的冷却析晶过程熔体的冷却析晶过程液相点：液相点：固相点：固相点：杠杆规则的应用杠杆规则的应用第64页，讲稿共174张，创作于星期二TAFGBCDEbaSA(B)+SB(A)SA(B)SA(B)+LL+SB(A)SB(A)LT2S2L2M2HM2第65页，讲稿共174张，创作于星期二 M2熔体的冷却析晶过程熔体的冷却析晶过程液相

50、点：液相点：固相点：固相点：第66页，讲稿共174张，创作于星期二(七七)具有液相分层的二元系统相图具有液相分层的二元系统相图TFTEKTaCEbAA+BA+LA+LB+LL2L分相分相区区OBDB第67页，讲稿共174张，创作于星期二1、点、点E：低共熔点：低共熔点D点：点：2、线、线CKD为液相分界线；为液相分界线；3、帽形区、帽形区CKDC为二液存在区，区域的存在与温为二液存在区，区域的存在与温度有关。度有关。4、析晶路程：、析晶路程：第68页，讲稿共174张，创作于星期二TFTEKTaCEbAA+BA+LA+LB+LL2L分相分相区区BDBML1L1L2L2M2M3MHI应用：应用：C