三元系统相图及其应用

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三元相图ppt

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三元相图的分析技巧
相态的分析
确定三元相图的三个相态
根据三元相图中的三个区域,可以确定三元相图的三个相态,即液相、固相和气 相。
确定相态之间的转化
三元相图中不同相态之间的转化与成分和温度有关,可以根据相图中的成分和温 度范围确定不同相态之间的转化条件。
结晶过程的分析
分析结晶过程
三元相图中的结晶过程分析需要了解不同成分的溶液中结晶 过程的特点,以及结晶过程中成分的变化规律。
材料科学的基础研究
三元相图的研究也是材料科学基础研 究的重要组成部分。通过对三元相图 的深入研究,可以更好地理解物质的 本质和规律,为材料科学的其他领域 提供基础支撑。
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新型材料的探索
研究者们通过实验探索新型材料的三元相图,以寻找具有更优性能的相变材料, 应用于能源、环保等领域。
理论研究进展
计算方法的改进
研究者们不断改进计算方法,以更准确地预测三元相图中的 相行为。
分子动力学模拟
利用分子动力学模拟技术,研究者们可以模拟真实材料的三 元相图,为理论预测提供更为准确的依据。
多晶型和同素异构体的存在
在某些三元体系中,可能存在多种晶型和同素异构体,这些不同结构的物质在物理和化学 性能上可能存在显著的差异,因此如何考虑这些差异对三元相图的影响也是一个重要的问 题。
三元相图未来研究方向的建议
加强实验研究
由于三元相图的复杂性,实验研究仍然是确定三元相图最准确的方法。因此,需要发展新的实验技术,提高实验的精度和效 率,同时需要建立更加完善的数据库和理论模型来描述和预测三元相图。
应用研究进展
能源储存与运输
研究者们正在研究如何利用三元相图优化能源储存与运输过程中的性能。例 如,优化相变材料在储存和运输过程中的热力学性质。

三元系统相图及其应用

三元系统相图及其应用
S : a' k ' b' M a
L SS L SS L A SS L : a k b L A SS C d ( L消失)
液相到 C 点 ,相应 SS 为 C’ , ΔC’CA, a 在其中,重心位置。 C (L)与a连线,交AC’上M,即为 固相组成点。
a1 a 2 a3 b1 b2 b3
u点在a2-b3连线上,析晶 过程固相组成点在l2u的连线上。 (与a-b的交点)
u
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第三节 三元系统相图
6.在一个二元体系内生成转熔型有限固溶体的三元体 系相图
与前面一个不同的是,PP1在不混溶区的外面,在PP1线 上进行的是单变量的转熔过程,L+β →α m点的析晶过程: L:m →l1,液相沿P1P线变化,l1 → l2 → l3 S:b0 ' b1 固相. a1 a2 a3
4
第三节 三元系统相图
2. 只有一个二元系统生成连续固溶体的三元系统相 图
做等温截面,可以看出各稳定共存的相
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第三节 三元系统相图
析晶过程分析(在A的初晶区)
当 液 相 到 达 P 点 , SS 在 P’, ΔAPP’, M处于其中,重心位置, 固相总组成在G。 xA:xSS:xL=P’y:Ax:xy
右图是这类相图的立体图。注意: 连接 C-AmBn的垂直平面,交 P’E3’ 于 K ,把 P’E3’ 分成两段,这两段上界线 的 性 质 是 不 同 的 , P’K’ 是 转 熔 线 , L+A→SS, K’E3’ 是 共 熔 线 , L→A+SS ( l1 与 A+SS1 共存,作 l1 的切线交 于 A-SS1 连 线 上 , L→A+SS , l2 与 A+SS2共存,作l2的切线交于A-SS2连 线上, L+A→SS)

三元系统相图

三元系统相图

※3、无变量点性质的判断
方法一:根据无变量点与对应副△的位置 关系来判断。 —— 重心规则 方法二:根据无变量点周围三条界线的箭
头指向来判断。
4、结晶过程
配料点1:
配料点2:
配料点3:
几点讨论:
(1)P点是单转熔点,不一定是析晶结束点; 三元低共熔点
一定是析晶结束点;
P点:L+B → S+C,有三种析晶结果 1)L先消失,B有剩余,P为析晶结束点,组成点在 ▲BSC内; 2)B先消失,L剩余,转熔结束,组成点在▲PSC内; 3)L与B同时消失,P点结晶结束,产物为S、C两相, 组成点在SC连线上。 (2)转熔线上的穿相区现象,发生在界线转熔过程中,组成
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(一)具有一个低共熔点的简单三元系统相图 (1)立体相图
(2)平面投影图
投影图上温度表示法:
1)等温线法; 2)特殊点温度直接标注或列表
表示;
3)箭头表示温度下降方向。
(3)结晶过程
小结: 1)初晶区规则: 判断最初析出晶相
最初析出晶相
2)杠杆规则:
原始组成点所在相区对应的晶相
相平衡的液相、固相、总组成点始终在一条杠杆上
3)三元低共熔点一定是析晶结束点
(4)加热过程
小结:
1)一种晶相析出时,液相在相区变化,固相组 成在投影图上的△顶点;
2)二种晶相析出时,液相在界线上变化,固相
组成在投影图上的△边上; 3)三种晶相析出时,液相在无变量点上变化, 固相组成进入△内与原始组成重合。
(5)各相量计算 —— 杠杆规则
第五节
三元系统相图
一、三元系统相图概述
三元凝聚系统相律: F=C-P+1=4-P

厦门大学材料科学基础二第三章2b三元系统相图

厦门大学材料科学基础二第三章2b三元系统相图
单转熔点(双升点 ):无变量点周围三 条界线的温降箭头有两个指向它,一个 箭头离开它。
双转熔点(双降点):无变量点周围三 条界线的温降箭头有一个指向它,另外 两个箭头离开它。
R点是双转熔点: LR+A+B =S
不一致熔二元化合物的三元系统相图中熔体的冷却 析晶过程
熔体1的析晶路程 :
熔体2的析晶路程 :
4、转溶点 P:
➢在多边形PCSp范围内,经过P点时发生转熔, B晶相先消失, 液 相在E点消失。 ➢ 在 SPp内存在穿晶区。 ➢ 在 BSC内,在P点液相先消失。 ➢ 在连线SC上,B和液相同时消失。
生成一个不一致熔融三元化合物的三元系统相图
有双升点的类型
有双降点的类型
具有一个高温分解低温稳定二元化合物的三元系统 相图
沿FM1线
M1
具有液相分层的三元系统相图
p M
具有一个一致熔三元化合物的三元系统相图
四个初晶区:A 、 B 、 C和S。 三个副三角形:△ASC、△BSC和 △ABS 。 S是一致熔融三元化合物,其组成 点落在自己的初晶区内。
具有一个不一致熔融的二元化合物的三元系统相图
S的组成落在自己初晶区之外。 联线CS不与对应的相区界线相交。
CS不代表真正的二元系统。 E点处于三角形ACS的重心位置,
不一致熔二元化合物的三元系统相图中熔体的冷却 析晶过程
熔体3的析晶路程 :
不一致熔二元化合物的三元系统相图中熔体的冷却 析晶过程
总结
1、无变量点性质: P点:L+B = S+C;E点: L =A+S+C
2、界线性质:PQ是转熔线 :L+B = S,其它为共熔线。 3、组成点
➢ 在 ASC内,E点是析晶终点, ➢ 在 BSC内,P点是析晶终点。 ➢ 在连线SC上,P点是析晶终点。

相图及其应用3-1

相图及其应用3-1
L A L A B L : m Q P (L A B S ) f 2 f 1 f 0 L A S LS L C S N G E ( L S C B) f 1 f 2 f 1 f 0
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第三节 三元系统相图
1点的析晶过程:
L A L A S L S L : 1 2 3 4 f 2 f 1 f 2 L S C E ( L S C B ) f 1 f 0
S : A S S K 1
第三节 三元系统相图
一.相律与组成表示法
1.相律
在压力恒定的条件下,三元体系的相律应是: f=C-P+1 当系统存在一相时,具有最大自由度 f=3 当f=0时,P=4,有4相共存 最大自由度为 3,说明有两个浓度和一个温度为独立变 量,这需要三维空间来表示体系的状态,一般用正三棱柱。 正三角形三个顶点表示三个纯组分,而纵坐标表示温度。
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第三节 三元系统相图
从右图可以看出, PQ 液相线的切 线有一部分与 AD 相交,有一部分与 AD 的延长线相交,如MQ的切线交于 AD延 长线的右端。 A+L1=D+L2,L1-L2+A=D L1-L2为析晶消耗的液相,L+A→ D 所以远离的晶相被转熔(回吸)掉。同 理可以证明 HP 段, HP 段的切线交于 A 左边,HP上的析晶过程为L+D → A 从而得到切线规则
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第三节 三元系统相图
4.生成一个异成分熔融的二元化合物的三元相图
1)相图的构成 三棱柱的三个侧面是由二个具有低共熔点的简单二元 相图和一个具有不一致熔化合物的二元相图组成。
一个重要的特点是二元化合物的组成 位置并不在其本身的液相面的范围内, 而是为B的液相面所掩盖。 该相图总共有四个相区, 五条界线和两个三元无变量点。

物理化学三元相图详解

物理化学三元相图详解

E(
L F
B 0,
S C L消失

(5)熔体M冷却析晶过程 固相:B B B B B BS w B SC M
4.液相到达低共 熔点E时,固相 组成到w点,液 相同时析出BSC, 固相由w逐渐靠 向M,到达M时,
液相消耗完毕, 析晶结束
3.到达在界线上v点后, 同时析出B β和S, F=1,液相组成沿着 界线变化,固相组成 离开B
液相消耗完毕, 析晶结束
当固相组成点达 到熔体原始组成 点时,冷却析晶
结束
v u x
w
液相在E点析晶时,固相 组成由w向M移动,刚离 开w时,L%=Mw/Ew。 到达x时,L%=Mx/Ex,
可见液相不断减少。达 到M点是L%=0
液相:M
L B F 2
u(B
L
B
)
L F
B 2
v L B S F 1
2.在多晶转变等温 线u上Bа全部转变 为Bβ后继续降温
v u
w
1.熔体M在初晶区 B内先析出Bа,液 相组成沿背向线 变化,固相组成
在B
(6)M结晶结束时各相的百分含量
结晶结束是晶相为B、S、C 利用双线法,过M做三角形 SC、SB两边的平行线Mb,
Md,可得 B:S:C=Cb:db:dB
b
d
(7)熔体N冷却析晶过程
(5)熔体1冷却析晶过程
1、由1点所在副三 角形判出1的冷却 析晶结束的无变量
点为E4
2、由1点所在初晶 区得出1首次析晶 为B,得到固相组 成点,应用背向线
规则知道液相组成 变化路径
a b
液相:1 L B a L B A E5( B L,A B ) L B A E4( L A B S1)

第5章-2---三元相图1

第5章-2---三元相图1

5.13 四相平衡共晶系
5.13.4 综合投影图
冷却过程中有 四相反应
L-a+b+
5.13 四相平衡共晶系
5.13.4 综合投影图
5.13 四相平衡共晶系 L
L-a
合金 o
L-a+b
L-a+b+
a+a + b+a+b++b+
L
合金 o’
L-b
L-a+b
a+b
b+a+b+a+
5.13.4 综合投影图
5.13 四相平衡共晶系
5.13.3、垂直截面
5.13 四相平衡共晶系
5.13.4 综合投影图
1、作法:将立体图中 各空间曲面、曲线投 影到成分三角形
2、用途: a、可得到各个面的投影 b、可得到各相区的投影 c、各种成分的平衡冷却
过程 d、组织分区图
5.13 四相平衡共晶系
5.13.4 综合投影图
5.13 四相平衡共晶系
5.13.4 综合投影图
5.13 四相平衡共晶系
I a; II a + bII ; III a + bII + II ; IV a + (a + b ) + bII ; V a + (a + b ) + bII + II ; VI a + (a + b ) + (a + b + ) + bII + II
用杠杆定理
5.12 三相平衡三元
5.12.2 几种典型的三相平衡三元系
5.12 三相平衡三元系

三元相图

三元相图

三元系统相图一、相律及组成表示法根据吉布斯相律 f = c-p+2p -相数c -独立组分数f -自由度数2 -温度和压力外界因素凝聚态系统不考虑压力的影响,相律为:f = c-p + 1(温度)(一)相律三元相图比二元相图多一个组元,根据相律,三元凝聚系统:f =c -p +1=4 -p,当p=1 时,f max=3 ( 即两个成分变量x1、x2和温度的变化)当f=0时,体系具有做多的平衡相P=4 (四相共存)在硅酸盐系统中经常采用氧化物作为系统的组分。

一元系统如:SiO2Al2O3-SiO2二元系统CaO-Al2O3-SiO2三元系统注意区分:2CaO.SiO2(C2S) ;CaO-SiO2;K2O.Al2O3..4SiO2 -SiO2f =c -p +1=4 -p•最大自由度f max=3是指两个独立的浓度变量和一个温度变量•如何用相图表示?•一般用正三棱柱•三个顶点表示三个纯组分•纵坐标表示温度•三角形中表示各种配比的混合物•由于A+B+C为一恒定值,所以三者中只有两个是独立的变量三坐标的立体图平面投影图相图图1 三元匀晶相图图2 三元共晶相图(二)三元系统组成的表示方法浓度三角形:在三元系统中用等边三角形来表示组成。

(组成的百分含量可以是质量分数,亦可是摩尔分数)。

顶点:单元系统或纯组分;边:二元系统;内部:三元系统。

图3 浓度三角形909090808080707070606060505050404040303030202020101010cEM DaABCa图4 双线法确定三元组成CABMbc a一个三元组成点愈靠近某一角顶,该角顶所代表的组分含量必定愈高。

例题1:在浓度三角形中:•定出P 、R 、S 三点的成分。

•若有P 、R 、S 三点合金的质量分别为2,4,7Kg ,将其混合构成新合金,求混合后该合金的成分。

•定出Wc=0.80,W A /W B 等于S 中的W A /W B 时的合金成分。

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第三节 三元系统相图
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第三节 三元系统相图
虽然结线的位置是由实验确定的,但随着温度降低它 们的方向变化却有一定的规律。结线的方向循着组分熔点 降低的方向转动。 组成为n的析晶过程:
S : S S1 S2 (n) L : L L1 L2
把结线的两端连接起来,便 是固液的析晶路径。(象两个翅 膀) 注意:各温度下的结线都是 通过n的组成点
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第三节 三元系统相图
2. 只有一个二元系统生成连续固溶体的三元系统相 图
做等温截面,可以看出各稳定共存的相
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第三节 三元系统相图
析晶过程分析(在A的初晶区)
当 液 相 到 达 P 点 , SS 在 P’, ΔAPP’, M处于其中,重心位置, 固相总组成在G。 xA:xSS:xL=P’y:Ax:xy
a1 a 2 a3 b1 b2 b3
u点在a2-b3连线上,析晶 过程固相组成点在l2u的连线上。 (与a-b
6.在一个二元体系内生成转熔型有限固溶体的三元体 系相图
与前面一个不同的是,PP1在不混溶区的外面,在PP1线 上进行的是单变量的转熔过程,L+β →α m点的析晶过程: L:m →l1,液相沿P1P线变化,l1 → l2 → l3 S:b0 ' b1 固相. a1 a2 a3
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第三节 三元系统相图
W点的析晶过程:
L A L ASS W l1 l3
最后的凝固物是A+SS
如果原始组成点在x点
L A L A SS L SS x l1 l2 L SS B l4 l5
相应液相下固溶体的组成由 实验确定
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第三节 三元系统相图
5. 在一个二元体系内生成低共熔 型有限固溶体的三元体系
随着 A 组分的增加, B-C 之间固溶 体不互溶范围逐渐减少,最后汇于 一点k,通过k点,作等温截面,交 得液相线l1l2, 液相面投影图:
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第三节 三元系统相图
低共熔点E加入A组分后,升温,E1点,不再是两个不互溶 的固溶体。 固相面投影图(右):
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第三节 三元系统相图
相图中a、b、c、E四点均为无变量点, L⇌ α+β+γ 相区分布如右图,析晶过程如前述
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a1 b1 b2 b3
m点在a-b线上,析晶结束。
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第三节 三元系统相图
n点最初析出β晶体,最后是α晶 体,因为在虚线外,所以降温的 过程也不会有β产生。
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第三节 三元系统相图
7.一个二元体系内生成低共熔型有限固溶体,另一个二元体 系内生成转熔型有限固溶体的三元相图。 偏A的曲面, α的溶解度曲面 偏BC边的曲面, β的溶解度曲面 在此间,α、β 共存
第三节 三元系统相图
三.在固相中形成固溶体的三元相图基本类型
1.三组分生成连续固溶体的三元系统相图
① 相图的构成 整个立体相图被一个凸起的液相面和向下凹的固相面 划分为三个空间。液相区域、固溶体SABC的固相区域、 固溶体与液相共存区域。
1
第三节 三元系统相图
结线的旋转方向
液相面和固相面都是平滑的曲面,其上既没有线,也 没有点,因此其投影图仅仅是一个空白的三角形。一般是 采用做等温截面的方法,在投影图上得到相应的两条线 L-L和S-S,用结线表示该温度下平衡的两个相的组成。
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第三节 三元系统相图
EP线上有三种性质: El2, L → α + β l2点,L → β + (α) l2P,L + α → β 三个区域的析晶情况是不同的(P94)
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第三节 三元系统相图
8.三个二元体系中均生成低共熔型有限固溶体的三元系统相图 这类相图和无化合物生成仅有一低共熔点的三元相图 类似,只是这里的液相面是和单相固溶体成平衡。
当 液 相 到 达 P 点 , SS 在 P’, ΔAPP’, M处于其中,重心位置, 固相总组成在G。 xA:xSS:xL=P’y:Ax:xy
固相量 MP 液相量 GM
当液相组成到达Q,固溶体组成在Q’,Q’在AM连线上,所 以液相消失,析晶结束。
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第三节 三元系统相图
如配料点在固溶体初晶区 内, a-a’,k-k’,b-b’ 结线是由实 验确定的。
固相量 MP 液相量 GM
当液相组成到达Q,固溶体组成在Q’,Q’在AM连线上,所 以液相消失,析晶结束。
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第三节 三元系统相图
析晶过程分析(在A的初晶区)
L A L A SS L A SS L : M O P W ( L消失)
S:A M
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第三节 三元系统相图
3.具有一致熔二元化合物和第三组分生成连续固 溶体的三元体系相图
右图是这类相图的 立体图。同成分熔融二 元化合物 AmBn 能和组分 C以任何比例形成固溶体。 整个相图可划分成两个 副三角形,每一个副三 角形恰好就是前面讲的 第二类型的相图。
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第三节 三元系统相图
4.具有一个不一致熔二元化合物 和第三组分生成连续固溶体的三 元体系相图
温度降低,不互溶的范围也扩大。 所以在这类固溶体相图中,结晶结束 时的产物,并不一定是最终产物。 若原始配料点组成在虚线内,析 晶刚结束时是α,最终α+β。
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第三节 三元系统相图
把上面两个三角形叠加在一起,就可得到这类相图 的平面投影图。
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第三节 三元系统相图
u的析晶路线: u 在 α 的液相面上,首先析出 α ,固相组成在 S (由实验确 定),最终固相为α +β ,析晶过程如翅膀形,到l1 ,固相到a1。 l1→l2→l3
S : a' k ' b' M a
L SS L SS L A SS L : a k b L A SS C d ( L消失)
液相到 C 点 ,相应 SS 为 C’ , ΔC’CA, a 在其中,重心位置。 C (L)与a连线,交AC’上M,即为 固相组成点。
右图是这类相图的立体图。注意: 连接 C-AmBn的垂直平面,交 P’E3’ 于 K ,把 P’E3’ 分成两段,这两段上界线 的 性 质 是 不 同 的 , P’K’ 是 转 熔 线 , L+A→SS, K’E3’ 是 共 熔 线 , L→A+SS ( l1 与 A+SS1 共存,作 l1 的切线交 于 A-SS1 连 线 上 , L→A+SS , l2 与 A+SS2共存,作l2的切线交于A-SS2连 线上, L+A→SS)
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