相变MGGH
钛合金相变点计算公式
钛合金相变点计算公式钛合金相变点的计算可不是一件简单的事儿，这就像解开一道复杂的谜题，需要一些特定的公式和方法。
咱们先来说说钛合金相变点到底是啥。
简单来讲，相变点就是钛合金在受热或者冷却过程中，其内部结构发生变化的那个关键温度点。
比如说，从一种晶体结构变成另一种晶体结构。
那怎么来计算这个相变点呢？这里面就有不少学问啦。
常用的计算公式会涉及到钛合金中各种元素的含量。
比如说，有一种公式是这样的：相变点 = A + B × (元素 1 的含量) + C × (元素 2 的含量) + …… 这里的 A、B、C 呢，是根据大量实验和研究得出来的系数。
我记得有一次，在实验室里，我们一群人就在研究这个钛合金相变点的计算。
当时，为了得到准确的数据，我们可是费了好大的劲儿。
每个人都全神贯注，眼睛紧盯着仪器上的数据变化。
有个小伙伴因为太紧张，额头都冒出了汗珠。
咱们再深入一点，不同类型的钛合金，其相变点的计算公式还可能会有所不同。
这就像是不同的游戏有不同的规则一样。
比如说，α型钛合金和β型钛合金，它们的计算公式就有差别。
而且啊，计算相变点的时候，可不能只依赖公式，还得考虑到实际的加工条件和环境因素。
有时候，一点点细微的差别，都可能导致计算结果的偏差。
在实际应用中，准确计算钛合金的相变点那是相当重要的。
比如说在制造飞机零件的时候，如果相变点计算不准确，那零件的性能可能就达不到要求，这后果可就严重啦。
总之，钛合金相变点的计算公式虽然复杂，但只要我们认真研究，仔细分析，还是能够掌握其中的奥秘，为相关的工程应用提供有力的支持。
希望通过我的这番讲解，能让您对钛合金相变点计算公式有个初步的了解。
相变的概念与分类
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马氏体相变的特征
(1)结晶学特征： 结晶学特征： 结晶学特征
相变后存在习性平面和晶面的定向关系。 相变后存在习性平面和晶面的定向关系。
R
从一个母晶体四方块（ ） 图8-4 从一个母晶体四方块（A） 形成一个马氏体（ ） 形成一个马氏体（B）的示意 图
12
(2)具有无扩散性的特征。 具有无扩散性的特征。 具有无扩散性的特征 (3)相变以很高的速度进行，有时高达声速。 相变以很高的速度进行，有时高达声速。 相变以很高的速度进行 (4)马氏体相变没有一个特定温度 ， 而是在一个温度范围内 马氏体相变没有一个特定温度， 马氏体相变没有一个特定温度 进行。 进行。
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陶瓷材料相变综合分类概况： 陶瓷材料相变综合分类概况：
超导相变 磁性相变 二级相变 二级铁电相变 二级有序-无序相变 二级有序 无序相变 玻璃态相变 无扩散位移型相变 一级相变 点阵畸变 切变为主-马氏体相变 切变为主 马氏体相变 正应力为主-多晶相变 正应力为主 多晶相变 连续有序化 Spinodal分解 分解 析晶反应 包析反应 贝氏体相变
S
T
T V T
T0
图8-15
（2）二级相变： ）二级相变：
相变时如果两相的化学位相等， 相变时如果两相的化学位相等 ， 化学位的一阶导数也相等 但二阶导数不等的称为二级相变。 ，但二阶导数不等的称为二级相变。
( u1 u u u ) P = ( 2 ) P ; ( 1 )T = ( 2 )T T T P P
16
亚稳区的特点： 亚稳区的特点：
（1）亚稳区具有不平衡状态的特征，物相理论上在该区 ）亚稳区具有不平衡状态的特征，
域内不能稳定存在，而实际上却能以介稳态存在的区域； 域内不能稳定存在，而实际上却能以介稳态存在的区域； （ 2） 在亚稳区内 ， 新相不能自发地产生 ， 要形成新相必 ） 在亚稳区内， 新相不能自发地产生， 须越过亚稳区，这就是过冷却的原因； 须越过亚稳区，这就是过冷却的原因； （3）在亚稳区内，新相不能自发形成，但当有杂质存在 ）在亚稳区内，新相不能自发形成， 或外界条件的影响，也可能在亚稳区形成新相， 或外界条件的影响，也可能在亚稳区形成新相，此时亚 稳区被缩小。 稳区被缩小。
相变
:
1.2Buerger分类：重构式转变和位移式转变
重构式转变涉及晶体结构大的重组,使许多键不 得不断裂并生成新的键。石墨---金刚石转变是 重构式的,它涉及晶体结构的完全变化,从石墨中 三配位碳原子的六边形层变成金刚石中四配位 碳原子的无限骨架,反之亦然。石英--方英石转 变也是重构式的,虽然两个多形体相的配位没有 区别,两者的结构都是由Si04四面体共顶相连形 成的三维骨架,但由于它们有不同类型的骨架结 构所以要发生转变仍必须使许多Si-O键断裂并 重组。正因为许多键必须断裂,重构式转变通常 有高的活化能,并因而只能慢慢地发生。
液氦温度下汞电阻的突然下降
对氧化物系超导材料的研究在60年代已开始,当时最 . Tc只有6~7K。70年代，发现钙铁矿型化合物 高 BaPb1-XBix03系列的超导转变温度为13K。1986年,瑞 士科学家缪勒和柏诺兹首先发现Ba--La--Cu--0多元 体系在30K附近存在超导现象。随后在1987年朱经武、 赵忠贤等人先后报导了由Ba-Y一Cu一O和Sr-La 一 Cu-0等体系中获得90K左右的惊人结果。1988年,科 学家们又报导了非稀土高温超导体Bi一Sr一Ca一Cu-O (Tc>90K〉和Tl-Ba一Ca一Cu一O系超导体106K。 这些氧化物高温超导体相的结构可理解为钙铁矿的" 衍生"结构。
· S的变化是不易测量的,但是根据相变时DTA峰的存 在可以推断出相变点的位置,因为在相变时, Δ H-TΔ S=0所以根据一级相变时焓变化的不连续性,可知其 熵变化的不连续性。在一级相变时,热力学函数随温 度的变化如图所示
具有一级相变特征的体系中 , 两种多形体相的 G-T 曲 线如上图所示。可以看到 , 在相变点 Tc 处 , GⅠ = GⅡ 两相的吉布斯自由能相等 ;在低于Tc的温度下, GⅠ < GⅡ 多形体 I 相是稳定相 ; 而在高于 Tc 的温度下 , GⅠ > GⅡ,故多形体Ⅱ相是稳定相。通常在较低的温度下,稳 定的多形体相具有较低的焓和熵 , 所以一种晶体在由 低温多形体经Tc 转变为高温多形体时,必须提供相变 潜热Δ H.。这就可以解释:具有一级相变特征的固体, 当加热通过其相变点时,DTA曲线上则出现吸热峰。
高温高压下物质的相变和反应
高温高压下物质的相变和反应随着科学技术的不断发展，高温高压领域的研究日益深入。
高温高压研究中物质的相变和反应具有导向性和先导性，对于实现人类社会可持续发展具有重要意义。
一、高温高压条件下物质的相变相变是物质性质的变化，本质上是物态的转化，包括固-液-气/气-液-固等各个层次的转化。
在高温高压下，物质相的稳定性会受到影响，进而导致物质的相变。
1.1 固态到液态的相变高温高压下，晶体结构中分子之间的距离会变小，结构更加紧密，晶格对应的热力学参数、稳定位相及物理性质也随之发生变化，此时固态产生相变的可能性就会随之提高。
在高温高压下，大部分晶体物质都会转化为更为稠密的液相。
例如，水在0.1 GPa 压力下，相变温度为273 K，而在10 GPa压力下，相变温度升高至358 K。
1.2 液态到气态的相变液态到气态的相变是在高温条件下出现的。
当液体受到高压作用，其分子之间的距离会变小，进而使液体中的分子电离解离，为气体提供自由电子。
当高压消失时，分子之间的距离增大，气体分子上的电子会重新结合，恢复成为液态。
例如，氢气在高压条件下便会发生由液相到气相的相变。
二、高温高压下物质的反应高温高压环境是实现某些化学反应及物理过程的理想条件，可以促进物质分子的活化，加速反应的进程。
2.1 高温高压下的氧化反应氧化反应是有机物降解和燃烧的基础反应，一般要求有较高的温度和氧气浓度，这种反应能够产生大量热能，是目前使用最广泛的高温高压反应之一。
例如，燃气燃烧发电技术中，通过高温高压下的氧化反应，使用天然气或燃气等燃料，将化学能转化为电能，实现了化石能源的利用。
2.2 高温高压下的催化反应催化反应是在催化剂存在下进行的化学反应。
在高温高压环境下，催化剂可以起到类似于高速公路上的加速道的作用，为反应的能量提供良好的条件。
例如，在石油化工生产过程中，催化剂被广泛应用，制造出各种生产所需的化合物，促进了当今全球能源经济基础石油化工产业的发展。
Mg基高温相变储热共晶合金熔化相变焓的研究
摘 要 ： 选取 Ｂ ｉ 、 Ｓ ｎ 、 Ｃ ｕ 、 Ｚ ｎ 、 Ｎｉ 、 Ｓ ｉ 等 元素分 别加入 Ｍｇ基 体 中 ， 熔 炼得 到 ７种 Ｍｇ基二 元 和三 元 高温 相 变储 热
共 晶合 金 。运 用 固溶 体准 化 学模 型及 其 ２ 种￣ 间 － ａ ， － 化 形 式对 Ｍｇ基 共 晶合 金 的熔 化相 变焓进 行 计 算 ， 并 通 过 ＤＳ Ｃ卖 测值 对预 测值 进 行 验 证 。结果 表 明 ， ７种 Ｍｇ基 共 晶 合金 的 实 测 熔 点在 ４ ５ ０ ～６ ０ ０。 Ｃ范 围 内， 实 测 熔化 相 变 焓
种 简化 形式 预测 Ｍｇ基 共 晶合 金 的熔 化 相 变 焓 ， 并 与
Ｍｇ ～ Ｓ ｉ 共 晶合金 的储 热 密度 可 达 到 １ ． ４ ４ ×１ ０ ｋ Ｊ ／ ｍ。 。 Ｂ ｌ ａ ｎ ｃ ｏ － Ｒ ｏ ｄ ｒ ｉ ｇ ｕ ｅ ｚ 等［ 】 。 。 分析 了 Ｍｇ － Ｚ ｎ共晶合金作 为 Ｐ Ｃ —
Ｍｇ — Ｓ ｉ 、 Ｍｇ — Ｃ ａ和 Ｍｇ — Ｚ ｎ二元共 晶合 金 的热物 性 ， 其中
熔 化熵 具有 加成 性 。文 献 ［ １ ３ ， １ ５ ］ 提 出 的公 式 实 际上 都 是对 固溶体 准 化 学模 型 的简 化 ， 目前 尚无 利 用 这 两 种 公式 预测共 晶合 金熔 化相变 焓 的报道 。 综 上所述 ， 本 文通 过 电阻 炉熔 炼 制备 了 ７种 二 元 和三元 Ｍｇ基 共 晶合金 ， 利用 固溶 体准 化学模 型及 其 ２
０ 引 言
以固一 液相 变材料 （ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ，Ｐ Ｃ —
材料科学基础第10章相变
02
第三节 相平衡原理
相平衡原理 化学位的图解求法 单相平衡 两相平衡－公切线法则
体系的自由能最低； 每一组元在平衡各相中的化学位相等。
相平衡原理
化学位的图解求法
化学位的图解法证明
单相平衡
两相平衡－公切线法则
两相平衡－公切线法则
多相平衡－公切线法则
增幅分解
新相形成时的能量变化
新相形成过程
固态相变的特点
第五节 固态相变概论
固态相变：固态物质内部的组织结构的变化称为固态相变。
相是成分相同、结构相同、有界面同其他部分分隔的物质均匀组成部分，相变是从已存的相中生成新的相。之所以为新相，生成部分与原有部分存在着或成分不同、或相结构不同、或有序度不同、或兼而有之，并且和原来部分有界面分隔。原来的部分称为母相或反应相，在转变过程中数量减少，生成部分称为新相或生成相，在转变过程中数量增加。
当ΔHM=0时的状态
02
当ΔHM<0时的状态
03
当ΔHM>0时的状态
04
第二节 自由能随成分变化规律
数学表达关系分析
自由能随成分变化规律 当ΔHM=0时： 这时为理想溶液模型，即 G(x)为下垂线，即曲线的凹向朝上。
ΔHM<0时 ：
自由能随成分变化规律
这时异类原子的结合力大于同类原子之间的结合力。表现为在溶解时会放出热量。
合金自由能的计算
01
自由能随成分变化规律
相平衡原理
相图与吉布斯自由能曲线
固态相变概论
总结与回顾－－材料的成分、加工工艺对组织、性能的影响
06
02
03
04
黑色金属的相变温度
黑色金属的相变温度黑色金属是指在常温下呈黑色的金属材料，如铁、钢、钼、锰等。
相变温度是指这些金属在一定条件下发生物理或化学性质上的变化所需的温度。
黑色金属的相变温度在材料科学和工程中具有重要的意义，对于材料的性能和应用有着重要的影响。
1.铁的相变温度铁是人类使用最广泛的一种黑色金属材料，其相变温度对铁的性能和应用具有重要的影响。
铁在不同温度下会发生几种相变，其中最重要的是铁的磁相变和铁的晶格相变。
铁的磁相变温度是指在一定条件下，铁由反铁磁体转变为顺磁体所需的温度。
对于纯铁来说，磁相变温度为770°C。
在770°C以下，铁是反铁磁体，其磁矩是自发排列的，具有磁性。
而在770°C以上，铁转变为顺磁体，磁矩则是随机分布的，不具备自发磁性。
这个温度是铁的磁性发生变化的临界点，也是磁性材料在磁场中表现出不同行为的重要温度。
铁的晶格相变温度是指在一定条件下，铁的晶格结构发生变化所需的温度。
纯铁在910°C以下具有面心立方结构，在910°C至1394°C之间发生相变，转变为体心立方结构。
这个相变温度称为铁的δ-γ相变温度，也是铁变得更加坚硬和耐磨的关键。
在1394°C以上，铁再次发生相变，转变为面心立方结构，这个相变温度称为铁的γ-α相变温度。
铁的γ-α相变温度和δ-γ相变温度对钢铁冶炼和热处理过程具有重要影响。
2.钼的相变温度钼是一种高熔点的黑色金属，其相变温度对钼的热处理和应用具有重要意义。
钼的相变温度主要体现在钼的熔点和析出温度。
钼的熔点是指钼转变为液态所需的温度，为2623°C。
由于钼的熔点非常高，使得钼具有优异的高温性能和耐腐蚀性，广泛应用于高温装备和耐腐蚀材料的制造。
钼也具有析出相变行为。
在高温和热处理条件下，钼中的合金元素（如钴、镍等）会从固溶体中析出，形成钼基合金材料。
这些析出温度对合金材料的组织结构和性能具有重要影响。
相变基本类型
2、位移型相变
位移型相变是指新结构通过切变由母相结构转变而来的相变。 特点是：① 无化学键的破坏，势垒小，相变的潜热小或完全消失，可能是二级 相变或弱一级相变；② 新相与母相间有明确的位向关系，且原子近邻的拓扑关系仍 保持不变，相变对应的原子位移很小。
如石英→石英相变，马氏体相变。
钴的多形性相变
显示滞后效应的差热分析曲线：
第8页/共实59线页为加左热L过i2S程O4；；虚右线Cs为Cl冷却过程
3、一级相变的热力学关系式
在相变点：
(T,p)(T,p)
( T )pd T （ p ） T d （ p T ） pd T （ p ） T d p
( T
)
p
S
( p )T
第13页/共59页
四、λ相变 1、定义
在有些相变过程中，在相变点 处其比热容Cp趋于发散，它们的 Cp-T曲线形状与希腊字母λ颇为相 似，故称为λ相变 ， 严 格 地 讲 λ相 变不属于二级相变。如石英晶体 在恒压下的相变。
第14页/共晶59页态石英在平衡温度附近的比热变化
2、描述
λ相变中，如果应用Ehrenfest方程
所以，二级相变时，系统的化学势、体积、 熵无突变，但所以热容、热膨胀系数、压缩系数均 不连续变化，即发生实变。
第12页/共59页
三、高级相变
如果发生某种相变(在临界温度、压力)时，两相 的化学位（以及自由能）及其一阶、二阶偏导数相 等，而三阶偏导数不相等的相变成为三级相变。
实例：量子统计爱因斯坦玻色凝结现象
1、重构型相变
重构型相变是指将原有结构拆散为许许多多小单元，然后再将这些小单元重 新组合起来而形成新结构的相变。
特点：① 相变中涉及大量化学键的破坏，经历了很高的势垒，相变的潜热 大，相变速率小；② 新相与母相没有明确的位向关系，且原子近邻的拓扑关系 发生显著的变化。
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1、相变换热技术
强制循环 相变换热
热风
省煤 器 来热 烟气
相变换热， 效率高
空预 器
烟气 再热器
除尘 器
暖风 器 冷风
循环工质少， 管道小，能 耗低。
工质无腐蚀、 不结垢
脱硫 塔
烟气 冷却 器
烟气 再热 器
引风 机
工质 泵
集液 箱
辅助 换热器
饱和水在50℃时的汽化潜热 是2381.9 kJ/㎏,水的比热容 在液态情况下是4.2kJ/（㎏ ·℃）。
热媒水换热，循环量大，换热效 率难以保证。
利用有机工质相变换热器，单位介质 换热量大，效率高，适合长距离大规 模的热量输送。
2 可靠性
烟气侧存在酸露点腐蚀，换热器 有机工质无腐蚀、不结垢，系统压力
水泄漏堵灰等问题。
低，无换热器水泄漏扩大事故风险。
3 运行费用 热媒水循环泵电耗高
有机工质循环流量是热媒水的1/10， 循环泵电耗低。
2）相变换热器的温度曲线
250℃
160℃ 150℃
过热段
相变段
173℃ 95℃ 65℃
相变段壁面温度保 持不变
110℃（ 排烟温度） 95℃（最低壁面温度） 25℃ （空气温度）
相变温度可根据需求进行工质调配，并且在一定范围内可控。
3）相变换热器优势
序号 内容
热媒水MGGH
相变MGGH
1
热媒工质
海水 回水 海水 供水
海水 冷却 换热 器
集液 箱
工质 泵
热量长距离、 高强度输送
常规的换热器只是显热交换，是温差推动力完成热量的转换，而有相变的换热器，会
出现相态变化及潜热转变。工质在热端吸热变为气态，在冷端放热转化为液态，在换热
过程中有气流扰动和物态的变化技术优势。
1）相变MGGH
烟气升温阶段配置两组相变换热器，一组布置在烟气冷却换热器后， 气态有机工质经烟气冷凝转换为液态，液态有机工质经工质泵强制循 环进入另外一组布置在除尘器前（可以利用现有的低温省煤器）的相 变换热器,液态有机工质通过恒温沸腾转换为气态，新增烟气再热器通 过有机工质相变实现热交换。
确保“脱白”效果。
方案二：浆液冷却
注：1）除MGGH外，烟道无阻力增加，运行能耗低；2）系统可靠性高，易于维护；3）体积小，工期短；4）投资小。
方案三：烟气冷却
注：烟气冷凝取水装置换热管选用新型材质，特种工程塑料合金。
三、相变换热
烟气“脱白”共分两个阶段，第一个阶段为湿饱 和烟气降温除湿；第二阶段是饱和烟气升温。目前 广泛采取常规的管式换热器，烟气再循环回路为热 媒水作为工质进行热量的传递，降温回路采用冷源 直接冷却方式。由于相变换热器在石化行业广泛应 用，且效果显著。下面对相变换热方式的优缺点逐 一分析。
A1p
B1
B1
B1
GWP（温室效应潜值）、ODP（臭氧消耗潜值）
强制循环相变换热
2 输送距离 最长10米左右
长距离输送
3 热输送能力 小，适合接近小量换热
大
4 布置 5 体积 6 衰减 7 温差 8 检修
必须竖直或有一定角度
灵活
庞大的管束，体型巨大
小
真空环境难以维持，一般2年 定期补充工质，无衰
后效率衰减非常严重
减
因工质限值，温差变化小 适应多种工质
成千上万的独立管束，无法修 复
4 换热效率 显热换热 5 低温腐蚀 金属壁温难以控制
相变换热是恒温换热，换热器对数平 均温差是显热换热器的2倍。
相变换热过程是恒温过程，设计合理 的相变点温度就能保证金属壁温不低 于酸露点温度。
6 设备造价 翅片管
换热器体积小、重量轻
4）相变换热器与热管换热器对比
序号 内容
热管
相变换热
1 原理
自燃循环相变换热
相变换热技术 在烟ຫໍສະໝຸດ 脱白中的应用（相变MGGH）
北京达华洁能工程技术有限公司
一、蓝颜&白烟
二、常规消白技术
水分体积分数与温度变化区域图
方案一：MGGH技术
注：水媒体管式冷却水、再热系统，吸收脱硫塔前烟气热量，加热烟囱入口烟气。 MGGH系统为基础路线，与冷却提水技术路线相结合，对除湿后的烟气进行升温后排放，
简单
5）相变介质环保参数
是国家标准中安全的种类，国 标《GB∕T 7778-2017 制冷剂编号 方法和安全性分类》； 每种物料均有厂家出具的合格 证； 工质的混合是完全的纯物理混 合。
附毒性表：
环境参数
物料1
物料2
物料3
物料4
ODP
0
0.01
0.1
0.01
GWP
845
115
680
200
毒性级别