相平衡与相图-材料科学基础-课件-西南石油大学-05.pdf

第五章 相平衡与相图 第五章 相平衡与相图 §1 相与相平衡 §1 相与相平衡 §2 单元系相图 §2 单元系相图 §3 二元系相图 §3 二元系相图 §4 铁碳相图 §4 铁碳相图 §5 相图的热力学知识 §5 相图的热力学知识 1 §1 相与相平衡 §1 相与相平衡 5. 1. 1：组元 组元通常是指构成材料的最简单、最 基本、可以独立存在的物质。这种物质即可以是基 本化学元素，也可以是稳定的化合物。 特点：不随温度的变化而变化。 5. 1. 2：相 相是一个物系中，结构相同，成分和 性能均一，并以界面相互分开的组成部分。相可以 是单质，也可以是由几种物质组成的溶体或化合物。  · 相与相之间的转变称为相变。  . 在界面两侧性质发生突然变化的是两个不同的 相，它们之间的界面称为相界面； 在界面两侧性质不发生突然变化的则是同一个 相，它们之间的界面称为晶界。 2 5. 1. 3 ．相平衡 （1）.相平衡是各相达到化学热力学平衡，包括 机械平衡、热平衡和化学平衡。 （2 ）.相平衡的条件 对于不含气相的材料系统，相的热力学平衡 可由它的古布斯自由能G来决定．由G ＝ H—TS可知，当dG ＝0 时，整个系统就将处于 热力学平衡，若dG＜0，则系统将自发地 过渡到dG=0，从而使系统达到平衡状态 3 5. 1. 4 .相律  （1）自由度：在平衡系统中独立可变的因素 自由度数：在平衡系统中独立可变的强度变量的 数目和种类。  （2）相律：热力学平衡条件下，系统的组元数、相数 和自由度数之间的关系。  吉布斯相律：f=c-p+n C ：系统的组元数 P ：共存的平衡相数 n:外界因数数目 f ：自由度的数目，指给定合金系在平衡相数不变的前 提下，可独立改变（如温度、压力、浓度等）的数目。 一般情况只考虑温度和压力对平衡系统的影响： f=c-p+2  对于不含气相的凝聚系统，可视为恒压条件，相律表 述为： f=C －P+1 4 §2 单元系相图 §2 单元系相图  单元系相图中只含有一种物质，外界因素有温度和压 力，根据相图：f=c-p+n=1-p+2=3-p 自由度最多为3 个。  有晶型变化的单元系相图 （1）纯铁的相图 （2 ）SiO2系统相图 5 §3 二元系相图 §3 二元系相图  5. 3. 1. 相图的表示与建立  1. 状态与成分表示法  状态表示：温度