相图基础知识

x
Tf,*Pb
x1 e2
e1
Tf,*Bi
e3 e
y
y：同时析出固态Bi和Pb， x2 液相组成将沿y e变化 Sn e ：同时析出固态Sn、Bi和Pb， 直到液相消失，过三相共晶面后， 体系继续降温到x2 。
Pb
Bi
2. 投影图
Tf,*Sn
e1
412K
Tf,*Pb
Pb
Tf,*Bi
455K 401K E1 E
液相面(初晶面)：
Tf,*Pbe1ee 3Tf,*Pb : Pb 初晶面 Tf,*Sn e1ee 2Tf,*Sn : Sn初晶面 Tf,*Bi e2ee 3Tf,*Bi : Bi初晶面
Tf,*Sn
e1
412K
Tf,*Bi
455K
401K
三元共晶面： △HGD，通过 e 点
H
e2 e
e3
G
Pb
Sn D
A(H2O)
三种方法结合 形成循环
A(H2O)
x
D E
z
D’
F D
F’
M
E’
E
F
y
B
R
C
B
C
2. 形成水合物
如：H2O(A)-Na2SO4(B)-NaCl(C)体系
H2O与Na2SO4形成水合物Na2SO4· 10H2O（G）
A(H2O) l D E G B lE+ G+ C F G D E’ E F A(H2O)
45%Pb
(e3)
Pb-Sn-Bi共晶温度 96 ℃, 共晶组成 15%Sn, 32% Pb (e)
1. 立体图
Tf,*Pb T
* f,Sn
(1)点,线,面,区分析
熔点：三个，f*=0 二元共晶点：三个
e1
412K
T
* f,Bi
455K 401K
e1，e2， e3 ，f*=1
三元共晶点：一个
e2
e3
平行于底面
Bi
二次结晶面：二元共晶线到三元共晶线间的线 段，从一个组元温度轴，通过二次结晶线向另 一个组元温度轴滑动，在空间所留下的轨迹面。
T T T T T T T T T
e1
Bi
e2 e3
Bi Sn Pb Bi
e
Pb
e
Pb Sn Sn
e
液相(单相)区：液相面以上的空间区域； 两相区：3个
液相面以下，二次结晶面以上的空间区域；
e
E1 Sn E3
e ，f* = 0，四相平
b
Pb
衡共存(共晶反应):
l(e) === Pb + Sn + Bi ( a ) ( b ) (c) 热
冷
cE
E Bi
2
a
二元共晶线
(二次结晶线)：
e1e：l == Sn(s) + Pb(s) e2e：l == Sn(s) + Bi(s) e3e：l == Bi(s) + Pb(s) 液相线：
Pb
e1
Sn
Sn
Bi
Bi
若 T Te
Tf,*Sn
e1 e2 e
Sn
2
则
Tf,*Pb
l Pb Sn
Pb
l Pb
Tf,*Bi
Sn
l
e2
Pb
l Bi
Bi
e3
Pb
l Sn
M Bi Sn Bi
e2
若 T Te
Tf,*Sn
e1 e2 e
Sn
3
则
Tf,*Pb
l Pb Sn
Pb
e3
Pb
l Bi Sn
Bi Sn
M N
O
Bi
若 T Te
Tf,*Pb
Tf,*Sn
e1 e2
Tf,*Bi
则
l e Pb Sn
e3
Pb
l e Bi Pb
e
e
Sn
Pb
Sn
Bi
l e Bi Sn
Bi
5.冷却过程分析
析Sn：
Wl SnM WSn NM
Sn K P M E O N E2 E3 E1 Pb
A
B
a
A
C
新三元体系点(O)一定在M和N的连
线上，且满足杠杆规则：
M
O N
WM MO WN NO, WO WM WN
B
C
4. 重心规则
由三个三元体系(O、M和N)混合得 到的新三元体系点(H)是△MON的 质量重心。
B
A M G
A
O H N
C
5. 背向规则 从一个三元体系中不断取走某一组 元，那么该体系的组成点将沿着原 组成点与代表被取走组元的顶点的 连线向着背离该顶点的方向移动
体系点
液相点
固相点
x→x1 x1 x1→x2 x2 x2→Q
Q
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱx→x1 x1 x1→E
E E
——
B B B ，C
液相蒸发
开始析出B盐
A(H2O)
B，C 同时析出C+B盐
——
B ，C
D
x x1
E F
水完全蒸发，只剩下C盐+B盐
x2
B Q C
盐的提纯：
（1）蒸发（浓缩）法 （2）溶解（稀释）法 （3）变温法
E3
e2 e
E1 Sn E2 E
e3
Sn Pb
E2
Bi
E3
Bi
Pb
3. 等温线投影图
越密，液相面越陡
Tf,*Pb
E3 E1 E
T
* f,Sn
Tf,*Bi
e1 e2 e3
Sn
E2
Bi
4. 等温截面图
Pb
* * * TPb TBi TSn Te1 Te2 Te3 Te
e
Sn
Bi
l Pb
e3
Tf,*Bi
l
Sn Pb
l Bi
Bi
e3
Pb
l Sn
l Bi Sn
M Bi N Sn
e3
Bi
若 Te T Te
Tf,*Sn
e1 e2 e
Sn
3
则
Tf,*Pb
l Pb Sn
Pb
l Pb
l Bi Pb
l Bi
Bi
Tf,*Bi
l
Sn Pb
l Sn
Pb
l Pb
* * T TSn 若 TBi
则
l
Sn Pb
Tf,*Pb
l Bi
Bi
Tf,*Sn
e1 e2
Tf,*Bi
e3 e
Pb
Sn
Bi Sn Bi
若 T Te 则
Pb
1
l Pb
e1
l Sn
Sn
l
Pb
l Bi
Bi
Tf,*Pb
Tf,*Sn
e1 e2
Tf,*Bi
e3 e
析Sn+Bi：
Wl KM Ws OM
WSn KBi Ws WSn WBi , WBi SnK
Bi
三、三元水盐系相图
水+两种盐，且两盐有共同的一种离子
1.纯盐(B+C)与水(A)体系
A(H2O)
纯盐：不形成共溶盐
不形成化合物
F D E
不形成水合盐
D点：B盐在纯水中的
B
C
溶解度； F点：C盐在纯水中的溶解度； E点：共饱和点（三相点）
Cb = Bb’=Pa： 代表体系P中A物的含量； ba’= Cc’=Pb： 代表体系P中B物的含量；
c
b’
B P
A
a’
Aa’= cb’=Pc：
代表体系P中C物的含量；
A
b
c’
C
a
1. 等含量规则
一组体系点同在平行于三角形某一
b’
B P Q R
b
C
边的线上，该则组体系中平行线对
应的顶点组成含量相同。
T
三相区：3+1个 二次结晶面以下，三元共晶 面以上——两个固相+液相 三元共晶面以下 ——三个固相
T
T
e3
e1
Bi
e2
e
Pb Sn
(2) 冷却过程分析 x → x1：熔体冷却； Tf,*Sn x1：开始析出固态Bi， 液相组成将沿x1 y变化； x1 → y： Bi不断析出，熔 体和Bi一起冷却，液相点 和固相点沿不同路径变化；
B+ G+ C C 17.5 ℃ B 25 ℃ C
2. 定比规则
凡位于通过顶点(A)的任一直线上的 体系，其中顶点代表的组元含量不 同，其余两组元(B和C)的含量比相 同，即： cB ( R ) cB ( P ) cB ( Q ) cC( R ) cC( P ) cC( Q ) 3. 杠杆规则 由两个三元体系(M和N)混合得到的
R P Q
T e , T e1 , T e2 , T e2 , T e3 , T e
* f, Bi * f, Bi * f, Pb 3 * f, Pb 1 * f, Sn * f, Sn
Tf,*Pb Tf,*Sn
e1
412K
Tf,*Bi
455K
401K
e2 e
E1
Sn E2 E Bi
e3
Pb
E3
Tf,*Pb
DE线：B盐在含C盐的(水)溶液中的溶解度曲线；
FE线：C盐在含B盐的(水)溶液中的溶解度曲线；
ADEF面：不饱和溶液（单相）；
BDE扇面：B盐+溶液（两相）；
A(H2O)
CFE扇面：C盐+溶液（两相）； D
G
H E
F
Wl( H ) GB WB GH
B
C
△BEC面： B盐+ C盐+ l(H)（三相）
P
B
C
二、简单共晶三元系 由三个组元两两构成简单二元共晶系组成的 如：Pb-Sn-Bi系
Pb熔点: 327℃， Sn熔点: 232℃，
Bi熔点: 271℃
Pb-Sn共晶温度
Sn-Bi共晶温度
WBi
182 ℃, 共晶组成
139 ℃, 共晶组成
62%Sn
58%Bi
(e1)
(e2)
Pb-Bi共晶温度
128℃, 共晶组成