相平衡(一二元系统)
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第六章 相平衡
相平衡：研究体系的平衡状态如何随温度、 压力、组分浓度等变化而改变的规律。
在材料制备中，需要研究给定化学成分的材 料的显微结构形成。一般从热力学平衡角度来判 断系统所趋向的最终状态。
相平衡分析，综合考虑了系统中组分间及相 间所发生的各种物理的化学的或物理化学的变化， 更有普遍意义和实用价值。
只有一种组分，不存在浓度问题，影响系统的 平衡因素只有T和P。单元系统相图是以温度和压 力二个坐标来表示。单元系统中c=1，其相律：
f = c–p+2 = 3-p
系统中相数不可能少于一个，故单元系统最大 自由度为2，即温度和压力；自由度最少为0，平 衡中共存的相数最多为3个。
单元系统的平衡状态取决于温度和压力， 这二个变量确定了，系统中平衡共存的相 数及各相的形态，便可根据相图确定。
-鳞石英冷却时转变为介稳态的-鳞石英和-鳞石英 而不是热力学稳定的-石英和-石英。
相图是以热力学平衡态为依据的，介稳态 的出现在利用相图分析问题时要引起注意，常 常用虚线表示。
介稳态的出现不一定都是不利的，有时还 是我们所需要的。
例如水泥中的C3S和-C2S，陶瓷中的四方 氧化锆，硅砖中的鳞石英及玻璃材料都是有利 的介稳态，因它们向稳定态转变速度极缓慢， 在实际上可长期存在。
2、相：系统中物理和化学性质相同而且完全均匀 的一部分。
相与相之间有分界面，可用机械方法把它们 分离开。在界面上性质改变是突变的。
如：水和水蒸气共存，其组成虽同为H2O，但 具有完全不同的物理性质，是两个相。
一个相必须在物理和化学性质上是均匀的，但 不一定只含一种物质。如：乙醇和水混合形成的溶 液。但水和油是二相系统。
f = c-p+1 = 3-p
二元凝聚系统相图以温度为纵坐标，系统中任 一组分浓度为横坐标表示。
依系统中二组分之间相互作用不同，二元凝 聚系统相图可分成以下几种基本类型：
1. 具有一个低共熔点的二元系统相图； 2. 生成化合物(一致熔融和不一致熔融)的二元
系统相图； 3. 具有多晶转变的二元系统相图； 4. 形成固溶体(连续和有限)的二元系统相图； 5. 具有液相分层的二元系统相图。
相图上任意一点都表示系统的一定平衡 状态，即“状态点”。
一、水型物质与硫型物质
水的相图：被三条曲线划分为三个相区cob、 coa 及boa，分别代表冰、水、汽的单相区。
三个单相区 三条界线 一个点
水的相图中，冰的熔 点 曲 线 oc 的 斜 率 为 负 值，即压力增大，冰 的熔点下降。冰熔化 成水时体积会收缩。
一、热力学平衡态与非平衡态
相图：平衡状态物相关系图。相图上每一点所 表示的体系状态是一种热力学平衡态。
体系在一定热力学条件下从非平衡态变化到平 衡态，需要相间进行物质传递(需要时间)。
从0℃的水中结晶出冰，比高温SiO2熔体中结 晶出方石英快得多，这种快慢与相变过程中动力学 因素有关，但动力学因素在相图中得不到反映。
相变曲线的斜率可据 克劳修斯－克拉普隆 方程计算：
dP H dT TV
冰熔化成水时吸热H >0，体积收 缩V<0，故造成： dp/dT ＜ 0。
怎样理解溜冰 ？ 怎样理解高压锅煮饭时间短 ？
与水的行为类似，熔融时体积收缩的物质 称为水型物质。铋、镓、锗、三氯化铁等属水 型物质。
大多数物质熔融时体积膨胀，例如，硫、 硅、二氧化硅、铜、铁、等等，相图上熔点曲 线的斜率为正值。压力增大，熔点升高，这类 物质称为硫型物质。
2. 氧化锆又是一种高温固体电解质，利用其 导氧导电性能，可以制备氧敏传感器元件， 以及制备中高温燃料电池。
3. 利用ZrO2发生晶型转变的体积变化，可对 陶瓷材料进行相变增韧，制备高性能结构 陶瓷。
第三节 二元系统
二元系统有二个独立组分，一般不考虑压力对 凝聚体系的影响，所以，二元凝聚系统的相律：
热力学非平衡态(介稳态)经常出现在硅酸盐系
统中。
870℃
α－石英
α－鳞石英
1470℃ α－方石英
573℃
163℃
180～பைடு நூலகம்70℃
β－石英
β－鳞石英 117℃
β－方石英
γ－鳞石英
方石英从高温冷却，只要冷却速度不是足够慢，因 晶型转变困难，不是转变为低温下稳定的-鳞石英，-石 英和-石英，而是转变为介稳态的-方石英。
一、二元凝聚系统相图的基本类型
1. 具 有 一 个 低 共 熔 点 的 二元系统相图
该相图的主要特点分析: …… 点、线、面的名称和含义,
理 解 aE 、 bE 二 条 液 相 线
及低共熔点E的性质。
析晶过程中的相变化可用冷却曲线(图6-8)
TD时固相量和液相量：杠杆规则
固相量 液相量
OD OF
石英是硅酸盐工业上广泛应用的一种原料。所以 SiO2相图在生产和科学研究中有重要价值。
例如，硅砖是用天然石英（-石英）作原料经高温烧 结而成。因出现介稳态，石英在高温过程中会发生复杂的 晶型转变。
-石英加热至573℃很快转变为-石英，当-石英加 热到870℃时并不是按相图指示的那样转变为鳞石英，而 往往过热到1200-1350C时，直接转变为介稳的-方石 英。
通常中加入适量CaO或Y2O3。在1500℃ 以上四方ZrO2可以与这些稳定剂形成立方晶 型的固溶体。
在冷却过程中，这种固溶体不会发生晶型 转变，没有体积效应，因而可以避免ZrO2制 品的开裂。这种经稳定处理的ZrO2称为稳定 化立方ZrO2。
1. ZrO2的熔点很高(2680℃)是一种优良的耐 火材料。
一致熔融化合物 在相图上的特点是化 合物组成点位于其液 相线组成范围内，即 化合物的晶相线AmBn-M 直接与其液相线相交。
交点M(化合物熔点) 是液相线上的温度最 高点。故AmBn-M线将相 图划分成二个简单分 二元系统。
(2) 生 成 一 个 不 一 致 熔融化合物的二元系 统相图
不一致熔融化 合物是一种不稳定的 化合物。加热该化合 物到某一温度便发生 分解，分解产物是一 种液相和另一种晶相， 二者组成与化合物组 成完全不同，故称不 一致熔融。
材料科学工作者必需掌握相平衡的基本原理、 熟练判读相图。因为相图能帮助我们正确选择配 料方案，制订合理工艺制度，科学分析生产过程 中产生质量问题的原因，指导新材料的研发。
第一节 无机材料系统相平衡特点
无机材料材料一般是固体材料，是典型的凝 聚态系统，它的相平衡与以气、液相为主的平衡 体系相比，有自己的特殊性。
冷却过程中，四 方 ZrO2 往 往 不 在 1200℃ 转 变 成 单 斜 ZrO2，而在1000℃左 右 由 介 稳 四 方 ZrO2 转 变成稳定单斜ZrO2。
ZrO2是特种陶瓷 的重要原料。
单斜型与四方型 之间的晶型转变伴有 显著体积变化，造成 ZrO2 制 品 在 烧 成 过 程中容易开裂，生产 上需采取稳定措施。
三、SiO2系统
SiO2在加热或冷却过程中具复杂多晶转变。
六个单相区：-石英、-石英、-鳞石英、-方石英、 SiO2熔体、SiO2蒸气。
-石英
-石英
SiO2高 -方石英 温熔体
-鳞石英
SiO2蒸气
相图中有介稳晶型转变线、介稳单相区、介稳饱和蒸气 压曲线（饱和蒸气压高）、介稳三相点。
石英、鳞石英、方石英之间晶型为一级变体间的转变 （结构变化大，速度慢）； 、、型之间转变称为二级变 体间的转变（结构变化小，速度快）。
3、无机材料系统中的相律
凝聚系统：不含气相或气相可忽略的系统。
影响凝集系统平衡的两个外界因素为温度和 压力。对凝聚系统，压力因素可忽略，且通常是 在常压下研究体系和应用相图。
对一元凝聚系统，为了能充分反映纯物质的 各种聚集状态(包括超低压的气相和超高压的新晶 相)，不把压力恒定，而取为变量。
第二节 单元系统
相图仅指出在一定热力学条件下体系所处的平 衡态而不管达到这个平衡态所需要的时间。
无机材料的化学质点受近邻粒子的强烈束缚 而使其活动能力非常小，即使处于高温熔融状态， 因粘度大，扩散能力也有限。
无机材料体系的高温物化过程要达到一定 条件下的热力学平衡，需要时间较长。
工业生产考虑经济核算，生产周期受到限 制。故生产过程不一定会达到相图上所指示的平 衡状态，但是在总体上具有重要的指导意义。
鳞石英与石英的体积变化为16％， 为什么不考虑呢？
生产上一般加入少量FeO和CaO作矿化剂。氧化物在 1000C±可产生一定液相，-石英和-方石英在此液相中 溶解度大，-鳞石英在其中溶解度小。-石英和-方石英 不断溶入液相，-鳞石英不断从液相中析出。
虽在硅砖生产中加入矿化剂创造了有利动力学条件， 促成大部分介稳-方石英变成-鳞石英。
固相量 固液总量 (原始配料量
)
OD FD
液相量 固液总量 (原始配料量
)
OF FD
平衡加热熔融过程是平衡冷却析晶过程的逆过程
2、生成化合物的二元系统相图
(1) 生成一个一致熔融 化合物的二元系统相图
一致熔融化合物是 一种稳定的化合物。它 与正常的纯物质一样具 有固定的熔点，熔化时， 所产生的液相与化合物 组成相同，故称一致熔 融。
无机非金属材料，可以视为各种金属氧化 物化合而成，在生产上也经常采用氧化物或高 温下能分解成氧化物作为原料。因此，经常采 用氧化物作为组分。
例 如 ： SiO2 一 元 系 统 、 Al2O3-SiO2 二 元 系 统、CaO-Al2O3-SiO2三元系统等。
硅酸盐物质的化学式习惯以氧化物形式表示， 如硅酸二钙写成2CaO·SiO2(C2S)。
要注意的是：2CaO·SiO2不是一个二元系统， 2CaO·SiO2 仅 表 示 它 是 CaO － SiO2 二 元 系 统 中 二 个 组分之间所生成的一个化合物，它具有自己独有的 化学组成和晶体结构，具有自己独特的物化性质。 若对它单独加以研究，应属一元系统。
K2O·Al2O3·4SiO2－SiO2系统是一个二元系统， 不是三元系统。
这种过程是生产上所不希望的。希望的是硅砖制品中 鳞石英含量越多越好，方石英含量越少越好。
石英、鳞石英、方石英三种变体的高低温型转 变中(、、二级变体之间的转变)，方石英体积 变化最大(2.8%)，石英次之(0.82%)，鳞石英最小 (0.2%)(表6-1)。
若制品中方石英含量高，在冷却到低温时因 -方石英转变成-方石英会伴随较大体积收缩难 获得致密硅砖。
无机材料系统相平衡中经常遇到的各种情况：
(1) 形成机械混合物：几种物质形成机械混合 物，不管其粉磨多细不能视为单相，有几种物质 就几个相。
(2) 生成化合物： 组分间每生成一个新的化合 物，即形成一种新相。
(3) 形成固溶体：固溶体晶格上各组分化学质 点是随机均匀分布的，几个组分间形成的固溶体 算一个相。
(4) 同质多晶现象：同一物质不同晶型(变体)虽具 相同化学组成，但其晶体结构和物理性质不同，分别 各自成相。有几种变体就有几个相。
(5) 硅酸盐高温熔体：组分在高温下熔融所形成熔 体为单相。若液相发生分层，则熔体中有二个相。
(6) 介稳变体：介稳变体是一种热力学非平衡态， 一般不出现在相图中。但是稳变体经常出现，为应用 方便，在某些一元、二元系统中，也将介稳变体及介 稳平衡界线标示于相图上，用虚线表示。
二、无机材料系统中的组分、相及相律
吉布斯相律：
f=c–p+2
f —自由度数，在一定范围内可任意改变不会引起 旧相消失或新相产生的独立变量；
c —独立组分数，即构成平衡体系所有各相组成所需 要的最少组分数；
p —相数； 2 —指温度和压力这二个影响系统平衡的外界因素。
1、组分：能够把平衡系统中各相组成表示出来 的最小数目的化学纯物质，称为独立组分，系 统中独立组分的数目即组分数。
但事实上最后必定还会有一部分未转变的方石英残留 于制品中。在使用硅砖时，要据SiO2相图制订合理升温制 度，以防止方石英发生多晶转变时将窑炉砌砖炸裂。
四、ZrO2系统
单斜
立 方 四方
ZrO2蒸汽
单 斜 ZrO2 加 热 到 1200℃ 时 快 速 转 变 为 四方ZrO2，并伴随7－ 9%体积收缩。
二、具有同质多晶转变的单元系统相图
实线把相图划分为 四个单相区： ABF-晶型I； FBCE-晶型II； ECD-液相区； ABCD-气相区。
虚线表示系统中可 能出现的介稳平衡 态。
FBGH- 过 热 晶 型 I 的介稳单相区，
KBF-过冷晶型II，
HGCE-过冷熔体，
BGC 、 ABK- 过 冷 蒸气。
相平衡：研究体系的平衡状态如何随温度、 压力、组分浓度等变化而改变的规律。
在材料制备中，需要研究给定化学成分的材 料的显微结构形成。一般从热力学平衡角度来判 断系统所趋向的最终状态。
相平衡分析，综合考虑了系统中组分间及相 间所发生的各种物理的化学的或物理化学的变化， 更有普遍意义和实用价值。
只有一种组分，不存在浓度问题，影响系统的 平衡因素只有T和P。单元系统相图是以温度和压 力二个坐标来表示。单元系统中c=1，其相律：
f = c–p+2 = 3-p
系统中相数不可能少于一个，故单元系统最大 自由度为2，即温度和压力；自由度最少为0，平 衡中共存的相数最多为3个。
单元系统的平衡状态取决于温度和压力， 这二个变量确定了，系统中平衡共存的相 数及各相的形态，便可根据相图确定。
-鳞石英冷却时转变为介稳态的-鳞石英和-鳞石英 而不是热力学稳定的-石英和-石英。
相图是以热力学平衡态为依据的，介稳态 的出现在利用相图分析问题时要引起注意，常 常用虚线表示。
介稳态的出现不一定都是不利的，有时还 是我们所需要的。
例如水泥中的C3S和-C2S，陶瓷中的四方 氧化锆，硅砖中的鳞石英及玻璃材料都是有利 的介稳态，因它们向稳定态转变速度极缓慢， 在实际上可长期存在。
2、相：系统中物理和化学性质相同而且完全均匀 的一部分。
相与相之间有分界面，可用机械方法把它们 分离开。在界面上性质改变是突变的。
如：水和水蒸气共存，其组成虽同为H2O，但 具有完全不同的物理性质，是两个相。
一个相必须在物理和化学性质上是均匀的，但 不一定只含一种物质。如：乙醇和水混合形成的溶 液。但水和油是二相系统。
f = c-p+1 = 3-p
二元凝聚系统相图以温度为纵坐标，系统中任 一组分浓度为横坐标表示。
依系统中二组分之间相互作用不同，二元凝 聚系统相图可分成以下几种基本类型：
1. 具有一个低共熔点的二元系统相图； 2. 生成化合物(一致熔融和不一致熔融)的二元
系统相图； 3. 具有多晶转变的二元系统相图； 4. 形成固溶体(连续和有限)的二元系统相图； 5. 具有液相分层的二元系统相图。
相图上任意一点都表示系统的一定平衡 状态，即“状态点”。
一、水型物质与硫型物质
水的相图：被三条曲线划分为三个相区cob、 coa 及boa，分别代表冰、水、汽的单相区。
三个单相区 三条界线 一个点
水的相图中，冰的熔 点 曲 线 oc 的 斜 率 为 负 值，即压力增大，冰 的熔点下降。冰熔化 成水时体积会收缩。
一、热力学平衡态与非平衡态
相图：平衡状态物相关系图。相图上每一点所 表示的体系状态是一种热力学平衡态。
体系在一定热力学条件下从非平衡态变化到平 衡态，需要相间进行物质传递(需要时间)。
从0℃的水中结晶出冰，比高温SiO2熔体中结 晶出方石英快得多，这种快慢与相变过程中动力学 因素有关，但动力学因素在相图中得不到反映。
相变曲线的斜率可据 克劳修斯－克拉普隆 方程计算：
dP H dT TV
冰熔化成水时吸热H >0，体积收 缩V<0，故造成： dp/dT ＜ 0。
怎样理解溜冰 ？ 怎样理解高压锅煮饭时间短 ？
与水的行为类似，熔融时体积收缩的物质 称为水型物质。铋、镓、锗、三氯化铁等属水 型物质。
大多数物质熔融时体积膨胀，例如，硫、 硅、二氧化硅、铜、铁、等等，相图上熔点曲 线的斜率为正值。压力增大，熔点升高，这类 物质称为硫型物质。
2. 氧化锆又是一种高温固体电解质，利用其 导氧导电性能，可以制备氧敏传感器元件， 以及制备中高温燃料电池。
3. 利用ZrO2发生晶型转变的体积变化，可对 陶瓷材料进行相变增韧，制备高性能结构 陶瓷。
第三节 二元系统
二元系统有二个独立组分，一般不考虑压力对 凝聚体系的影响，所以，二元凝聚系统的相律：
热力学非平衡态(介稳态)经常出现在硅酸盐系
统中。
870℃
α－石英
α－鳞石英
1470℃ α－方石英
573℃
163℃
180～பைடு நூலகம்70℃
β－石英
β－鳞石英 117℃
β－方石英
γ－鳞石英
方石英从高温冷却，只要冷却速度不是足够慢，因 晶型转变困难，不是转变为低温下稳定的-鳞石英，-石 英和-石英，而是转变为介稳态的-方石英。
一、二元凝聚系统相图的基本类型
1. 具 有 一 个 低 共 熔 点 的 二元系统相图
该相图的主要特点分析: …… 点、线、面的名称和含义,
理 解 aE 、 bE 二 条 液 相 线
及低共熔点E的性质。
析晶过程中的相变化可用冷却曲线(图6-8)
TD时固相量和液相量：杠杆规则
固相量 液相量
OD OF
石英是硅酸盐工业上广泛应用的一种原料。所以 SiO2相图在生产和科学研究中有重要价值。
例如，硅砖是用天然石英（-石英）作原料经高温烧 结而成。因出现介稳态，石英在高温过程中会发生复杂的 晶型转变。
-石英加热至573℃很快转变为-石英，当-石英加 热到870℃时并不是按相图指示的那样转变为鳞石英，而 往往过热到1200-1350C时，直接转变为介稳的-方石 英。
通常中加入适量CaO或Y2O3。在1500℃ 以上四方ZrO2可以与这些稳定剂形成立方晶 型的固溶体。
在冷却过程中，这种固溶体不会发生晶型 转变，没有体积效应，因而可以避免ZrO2制 品的开裂。这种经稳定处理的ZrO2称为稳定 化立方ZrO2。
1. ZrO2的熔点很高(2680℃)是一种优良的耐 火材料。
一致熔融化合物 在相图上的特点是化 合物组成点位于其液 相线组成范围内，即 化合物的晶相线AmBn-M 直接与其液相线相交。
交点M(化合物熔点) 是液相线上的温度最 高点。故AmBn-M线将相 图划分成二个简单分 二元系统。
(2) 生 成 一 个 不 一 致 熔融化合物的二元系 统相图
不一致熔融化 合物是一种不稳定的 化合物。加热该化合 物到某一温度便发生 分解，分解产物是一 种液相和另一种晶相， 二者组成与化合物组 成完全不同，故称不 一致熔融。
材料科学工作者必需掌握相平衡的基本原理、 熟练判读相图。因为相图能帮助我们正确选择配 料方案，制订合理工艺制度，科学分析生产过程 中产生质量问题的原因，指导新材料的研发。
第一节 无机材料系统相平衡特点
无机材料材料一般是固体材料，是典型的凝 聚态系统，它的相平衡与以气、液相为主的平衡 体系相比，有自己的特殊性。
冷却过程中，四 方 ZrO2 往 往 不 在 1200℃ 转 变 成 单 斜 ZrO2，而在1000℃左 右 由 介 稳 四 方 ZrO2 转 变成稳定单斜ZrO2。
ZrO2是特种陶瓷 的重要原料。
单斜型与四方型 之间的晶型转变伴有 显著体积变化，造成 ZrO2 制 品 在 烧 成 过 程中容易开裂，生产 上需采取稳定措施。
三、SiO2系统
SiO2在加热或冷却过程中具复杂多晶转变。
六个单相区：-石英、-石英、-鳞石英、-方石英、 SiO2熔体、SiO2蒸气。
-石英
-石英
SiO2高 -方石英 温熔体
-鳞石英
SiO2蒸气
相图中有介稳晶型转变线、介稳单相区、介稳饱和蒸气 压曲线（饱和蒸气压高）、介稳三相点。
石英、鳞石英、方石英之间晶型为一级变体间的转变 （结构变化大，速度慢）； 、、型之间转变称为二级变 体间的转变（结构变化小，速度快）。
3、无机材料系统中的相律
凝聚系统：不含气相或气相可忽略的系统。
影响凝集系统平衡的两个外界因素为温度和 压力。对凝聚系统，压力因素可忽略，且通常是 在常压下研究体系和应用相图。
对一元凝聚系统，为了能充分反映纯物质的 各种聚集状态(包括超低压的气相和超高压的新晶 相)，不把压力恒定，而取为变量。
第二节 单元系统
相图仅指出在一定热力学条件下体系所处的平 衡态而不管达到这个平衡态所需要的时间。
无机材料的化学质点受近邻粒子的强烈束缚 而使其活动能力非常小，即使处于高温熔融状态， 因粘度大，扩散能力也有限。
无机材料体系的高温物化过程要达到一定 条件下的热力学平衡，需要时间较长。
工业生产考虑经济核算，生产周期受到限 制。故生产过程不一定会达到相图上所指示的平 衡状态，但是在总体上具有重要的指导意义。
鳞石英与石英的体积变化为16％， 为什么不考虑呢？
生产上一般加入少量FeO和CaO作矿化剂。氧化物在 1000C±可产生一定液相，-石英和-方石英在此液相中 溶解度大，-鳞石英在其中溶解度小。-石英和-方石英 不断溶入液相，-鳞石英不断从液相中析出。
虽在硅砖生产中加入矿化剂创造了有利动力学条件， 促成大部分介稳-方石英变成-鳞石英。
固相量 固液总量 (原始配料量
)
OD FD
液相量 固液总量 (原始配料量
)
OF FD
平衡加热熔融过程是平衡冷却析晶过程的逆过程
2、生成化合物的二元系统相图
(1) 生成一个一致熔融 化合物的二元系统相图
一致熔融化合物是 一种稳定的化合物。它 与正常的纯物质一样具 有固定的熔点，熔化时， 所产生的液相与化合物 组成相同，故称一致熔 融。
无机非金属材料，可以视为各种金属氧化 物化合而成，在生产上也经常采用氧化物或高 温下能分解成氧化物作为原料。因此，经常采 用氧化物作为组分。
例 如 ： SiO2 一 元 系 统 、 Al2O3-SiO2 二 元 系 统、CaO-Al2O3-SiO2三元系统等。
硅酸盐物质的化学式习惯以氧化物形式表示， 如硅酸二钙写成2CaO·SiO2(C2S)。
要注意的是：2CaO·SiO2不是一个二元系统， 2CaO·SiO2 仅 表 示 它 是 CaO － SiO2 二 元 系 统 中 二 个 组分之间所生成的一个化合物，它具有自己独有的 化学组成和晶体结构，具有自己独特的物化性质。 若对它单独加以研究，应属一元系统。
K2O·Al2O3·4SiO2－SiO2系统是一个二元系统， 不是三元系统。
这种过程是生产上所不希望的。希望的是硅砖制品中 鳞石英含量越多越好，方石英含量越少越好。
石英、鳞石英、方石英三种变体的高低温型转 变中(、、二级变体之间的转变)，方石英体积 变化最大(2.8%)，石英次之(0.82%)，鳞石英最小 (0.2%)(表6-1)。
若制品中方石英含量高，在冷却到低温时因 -方石英转变成-方石英会伴随较大体积收缩难 获得致密硅砖。
无机材料系统相平衡中经常遇到的各种情况：
(1) 形成机械混合物：几种物质形成机械混合 物，不管其粉磨多细不能视为单相，有几种物质 就几个相。
(2) 生成化合物： 组分间每生成一个新的化合 物，即形成一种新相。
(3) 形成固溶体：固溶体晶格上各组分化学质 点是随机均匀分布的，几个组分间形成的固溶体 算一个相。
(4) 同质多晶现象：同一物质不同晶型(变体)虽具 相同化学组成，但其晶体结构和物理性质不同，分别 各自成相。有几种变体就有几个相。
(5) 硅酸盐高温熔体：组分在高温下熔融所形成熔 体为单相。若液相发生分层，则熔体中有二个相。
(6) 介稳变体：介稳变体是一种热力学非平衡态， 一般不出现在相图中。但是稳变体经常出现，为应用 方便，在某些一元、二元系统中，也将介稳变体及介 稳平衡界线标示于相图上，用虚线表示。
二、无机材料系统中的组分、相及相律
吉布斯相律：
f=c–p+2
f —自由度数，在一定范围内可任意改变不会引起 旧相消失或新相产生的独立变量；
c —独立组分数，即构成平衡体系所有各相组成所需 要的最少组分数；
p —相数； 2 —指温度和压力这二个影响系统平衡的外界因素。
1、组分：能够把平衡系统中各相组成表示出来 的最小数目的化学纯物质，称为独立组分，系 统中独立组分的数目即组分数。
但事实上最后必定还会有一部分未转变的方石英残留 于制品中。在使用硅砖时，要据SiO2相图制订合理升温制 度，以防止方石英发生多晶转变时将窑炉砌砖炸裂。
四、ZrO2系统
单斜
立 方 四方
ZrO2蒸汽
单 斜 ZrO2 加 热 到 1200℃ 时 快 速 转 变 为 四方ZrO2，并伴随7－ 9%体积收缩。
二、具有同质多晶转变的单元系统相图
实线把相图划分为 四个单相区： ABF-晶型I； FBCE-晶型II； ECD-液相区； ABCD-气相区。
虚线表示系统中可 能出现的介稳平衡 态。
FBGH- 过 热 晶 型 I 的介稳单相区，
KBF-过冷晶型II，
HGCE-过冷熔体，
BGC 、 ABK- 过 冷 蒸气。