材料热力学-第4章.ppt

4.6 化学势与活度 4.6.2 化学势与自由能-成分图（Gm-X图） 过c点做切线 做平行于横轴的两条辅助线ac’和cb’ 可以看出 Aa = cd – cc’ = cd – ac’?tg∠cac’ = mA Bb = b’B + bb’ = b’B + cb’?tg∠bcb’ = mB [例题4.2] 试利用正规溶体近似，求出溶体化学势的具体表达式 绝对值不可求 [例题4.3] Gm-X图解析化学势 解释固溶体中的上坡扩散(Up-hill diffusion) IAB0 IAB≤0 4.6.3 活度 化学势的缺点 （1）无法求得绝对值 （2）Xi→0, mi→-∞ 活度基准态 (Activity ground state) 4.6 化学势与活度 活度 比较活度定义式与正规溶体近似 基准态一致时可得 4.6 化学势与活度 活度系数 (Activity coefficient ) 4.6 化学势与活度 稀溶体(Dilute solution) 溶质定律 (Henry定律) 稀溶体溶剂定律 (Raoult定律) 材料热力学 第四章　二组元材料热力学 Fe-C合金—钢铁材料 Ni-Al二元合金--镍基高温合金 SiO2-Na2O(Al2O3)二元系--硅酸盐玻璃 ZrO2-Y2O3二元系-- ZrO2陶瓷材料 纯组元相 溶体相 中间相 (溶液、固溶体) (化合物) 二元系构成相 4.1 理想溶体近似 理想溶体（Ideal Solution） 溶体（Solution） 粒子混合系统(原子或分子) （Particle mixing system） A、B两种原子(或分子)混合后 既无热效应也无体积效应 uAA A－A键的键能 uBB B－B键的键能 uAB A－B键的键能 4.1 理想溶体近似 NA＋NB＝Na (Na Avogadro 常数) 1mol A(B)溶体 XA＋XB＝1 Vm=XAVA+XBVB Um=XAUA+XBUB Hm=XAHA+XBHB 体积、内能、焓等函数的摩尔量 线性加和 4.1 理想溶体近似 摩尔混合熵(Mixing entropy) DSmix Sm = XASA + XBSB + DSmix 完全随机混合(Random mixing ) DSmix＝k ln w k Boltzmann常数 5.763 J.mol-1K-1 4.1 理想溶体近似 摩尔Gibbs自由能 Gm=Hm – T Sm 为 A、 B两组元的摩尔Gibbs能 RT( XA lnXA +XB lnXB ) 0 XA0GA＋XB0GB 绝对零度自由能 直线 4.2 正规溶体近似 正规溶体 (Regular Solution) (Regular Solution Approximation) 过剩自由能 DGE(Excess free energy) [Gm]R = [Gm]ID + DGE DGE＝XA XB IAB IAB 相互作用能（Interaction energy） Bragg-William统计理论 Z为配位数 4.2 正规溶体近似 4.2 正规溶体近似 T=0 T0 T0 Gm -TDS Gm -TDS 4.3 溶体的性质 1000K 溶解度间隙 (Miscibility gap) 有序化(Ordering) IAB 远小于零，异类原子聚合 Spinodal 4.3 溶体的性质 4.3 溶体的性质 几种二元溶体的相互作用能 kJ.mol-1 溶体 Fe-Cr (bcc) Fe-Mo (bcc) Fe-Co (bcc) Fe-Si (bcc) Fe-Al (bcc) Cr-W (bcc) Cu-Cr (fcc) IAB 12.5 16.5 -16.5 -25.0 -125.5 33.5 46.0 溶体 Fe-Cu (fcc) Fe-Ni (fcc) Fe-Pt (fcc) Cr-Co (fcc) Cr-Ni (fcc) Co-Ni (fcc) Ni-Cu (fcc) IAB 29.5 -21.0 -27.5 -12.5 4.0 8.0 -3.0 4.4 混合物的自由能 4.4 混合物的自由能 混合物(Mixture) 结构不同或成分不同 共析碳钢 铁素体a和渗碳体Fe3C 共晶铸铁 深冲双相低碳钢 Si3N4-Al2O3陶瓷 Al2O3-SiO2莫来石陶瓷 4.4 混合物的自由能 混合物自由能的混合律(Mixture law) 混合物的摩尔自由能 a,b两相