物理化學三元相圖PPT學習教案

1、會計學1物理化學三元相圖物理化學三元相圖C A%B%C%1）過O作A角對邊的平行線2）求平行線與A坐標的截距 得組元A的含量O3）同理求組元B、C的含量第1頁/共84頁908070605040302010102030405060708090102030405060708090 A%B%C%II 點：A%=60% B%=30% C%=10%第2頁/共84頁908070605040302010102030405060708090102030405060708090 A%B%C%IIII點：A%=20% B%=50% C%=30%第3頁/共84頁908070605040302010102030405

2、060708090102030405060708090 A%B%C%IIIIII 點：A%=20% B%=20% C%=60%第4頁/共84頁908070605040302010102030405060708090102030405060708090 A%B%C%IVIV 點：A%=40% B%=0% C%=60%第5頁/共84頁908070605040302010102030405060708090102030405060708090 A%B%C%第6頁/共84頁908070605040302010102030405060708090102030405060708090 A%B%C%第7頁/

3、共84頁ABC908070605040302010102030405060708090102030405060708090 A%B%C%：20%A- 50%B- 30%C：20%A- 20%B- 60%C：40%A- 0%B- 60%CIIIIIIV第8頁/共84頁 A%B%C%PQ含對角組元濃度相等第9頁/共84頁908070605040302010102030405060708090102030405060708090 A%B%C%第10頁/共84頁 A%B%C%a1a2c2c1a1a2FE常數22221111%BcCaBcBaBcBaBcCaCA第11頁/共84頁908070605040

4、302010102030405060708090102030405060708090 A%B%C%75%2531BC第12頁/共84頁投影到任何一邊上，按二元杠桿定律計算WWRRfegfeffgBCA A%B%C% efge f g R三元合金三元合金R分解為分解為 與與 兩個新相，兩個新相，這兩個新相和原合金這兩個新相和原合金 R點的濃度必定點的濃度必定在同一條直線上。在同一條直線上。第13頁/共84頁BCA A%B%C% efd%100%adRdWWwR%100%eReWWwR%100%fRfWWwRR 在一定溫度下，三元合金三相平衡時，合金的成分點為三個平衡相的成分點組成的三角形的質量重

5、心。（由相率可知，F=1，三個平衡相的成分是確定的。） 平衡相含量的計算：所計算相的成分點、合金成分點和二者連線的延長線與對邊的交點組成一個杠桿。合金成分點為支點。計算方法同杠桿定律。第14頁/共84頁 組元B的含量很少 成分點靠近AC邊 按比例放大AB、BC邊ABC第15頁/共84頁AC%B%原點為基體組元A縱、橫坐標為組元B和CB、C的濃度可以直接讀出 A的濃度不能直接讀出組元A占絕大多數時N第16頁/共84頁在三元系濃度三角形中，凡成分位于在三元系濃度三角形中，凡成分位于 上的合金，上的合金，它們含有另兩個頂角所代表的兩組元含量相等。它們含有另兩個頂角所代表的兩組元含量相等。A 通過三角

6、形頂角的中垂線通過三角形頂角的中垂線 B 通過三角形頂角的任一直線通過三角形頂角的任一直線C 通過三角形頂角與對邊成通過三角形頂角與對邊成45度的直線度的直線01交大第17頁/共84頁SP在如圖所示成分三角形中，在如圖所示成分三角形中，1）確定組元）確定組元C為為80%，而而A和和B組元濃度比等于組元濃度比等于S成分的合金成分；成分的合金成分；2）確定）確定用用10公斤公斤P成分合金與成分合金與10公斤公斤S成分合金熔化混合后成分合金熔化混合后的合金成分，寫出作圖的步驟。的合金成分，寫出作圖的步驟。ABC第18頁/共84頁 ：由液相直接結晶出單相固溶體的轉變（相變）組元晶體結構相同、原子尺寸、

7、電負性相似組元在液相、固相均可完全互溶第19頁/共84頁T （）ABL L 第20頁/共84頁BCA第21頁/共84頁BCA 由液相線演化而來由液相線演化而來 由固相線演化而來由固相線演化而來單相區(qū)：單相區(qū)：L、 雙相區(qū)：雙相區(qū)：L + 點：三個純組元的熔點點：三個純組元的熔點 面：液相面、固相面面：液相面、固相面 區(qū)：區(qū)：L, , L+L, , L+第22頁/共84頁（二維平面圖）（三維立體圖）第23頁/共84頁BCALL t1t2第24頁/共84頁第25頁/共84頁BCA第26頁/共84頁BCALL + 第27頁/共84頁LL + 隨著等溫溫度的降低，隨著等溫溫度的降低，液相線投影向液相區(qū)

8、移液相線投影向液相區(qū)移動，即液相區(qū)縮小；固動，即液相區(qū)縮?。还滔鄥^(qū)增大，兩相區(qū)向液相區(qū)增大，兩相區(qū)向液相區(qū)一方移動相區(qū)一方移動相區(qū)變化方向相區(qū)變化方向第28頁/共84頁液相面等溫線液相面等溫線固相面等溫線固相面等溫線mnMLmx=Manx第29頁/共84頁三元合金相圖投影圖示例 把三元立體相圖中所有相區(qū)的交線都垂直投影到濃度三角形中把三元立體相圖中所有相區(qū)的交線都垂直投影到濃度三角形中，就得到了三元相圖的投影圖。利用三元相圖的投影圖可分析，就得到了三元相圖的投影圖。利用三元相圖的投影圖可分析合金在加熱和冷卻過程中的轉變。若把一系列不同溫度的水平合金在加熱和冷卻過程中的轉變。若把一系列不同溫度的

9、水平截面中的相界線投影到濃度三角形中，并在每一條投影上標明截面中的相界線投影到濃度三角形中，并在每一條投影上標明相應的溫度，這樣的投影圖就叫等溫線投影圖。相應的溫度，這樣的投影圖就叫等溫線投影圖。 右圖為三元勻晶相圖的等溫線右圖為三元勻晶相圖的等溫線投影圖，其中實線為液相面投投影圖，其中實線為液相面投影，而虛線為固相面投影。影，而虛線為固相面投影。 第30頁/共84頁第31頁/共84頁經通過某一頂點的直線做垂直面獲得經通過某一頂點的直線做垂直面獲得BCAC第32頁/共84頁BCA經平行于某條邊的直線做垂直面獲得；經平行于某條邊的直線做垂直面獲得；結晶過程分析結晶過程分析成分軸的兩端不一定是純組

10、元；成分軸的兩端不一定是純組元；注意注意: : 液、固相線不一定相交；液、固相線不一定相交；液、固相線不是成分變化線液、固相線不是成分變化線, , 不能運用杠桿定律。不能運用杠桿定律。第33頁/共84頁01交大交大根據三元相圖的垂直截面圖，可以根據三元相圖的垂直截面圖，可以 A 分析相成分的變化規(guī)律 B 分析合金的凝固過程C 用杠桿法則計算各相的相對量第34頁/共84頁第35頁/共84頁 TAETS TAMENTS MF、NG M-E-N E M、NT（）PbSnLL L TA TS M E N F G 183第36頁/共84頁 固態(tài)不溶解的三元共晶相圖 相圖的空間模型第37頁/共84頁圖圖8

11、 81212所示為三組元在液態(tài)完全互溶、固態(tài)互不溶解的三元共所示為三組元在液態(tài)完全互溶、固態(tài)互不溶解的三元共晶空間模型。它是由晶空間模型。它是由 A AB B，B BC C，C-AC-A三個簡單的二元系共晶相三個簡單的二元系共晶相圖所組成。圖所組成。 A A、B B、C C三組元的初始結晶面為：三組元的初始結晶面為：aeae1 1EeEe3 3a a、bebe1 1eEeE2 2b b、cece2 2EeEe3 3c c。三條共晶轉變線：三條共晶轉變線：e e1 1E E，e e2 2E E和和e e3 3E E。當液相成分沿這三條曲線變化。當液相成分沿這三條曲線變化時，分別發(fā)生共晶轉變：時，

12、分別發(fā)生共晶轉變： e e1 1E L A+BE L A+B e e2 2E L B+CE L B+C e e3 3E L C +AE L C +AE E 點為三元共晶點：點為三元共晶點：L LE E A+B+CA+B+C三相平衡區(qū)和共晶轉變的初始面單獨示于圖三相平衡區(qū)和共晶轉變的初始面單獨示于圖8.138.13中。中。第38頁/共84頁CAABBC第39頁/共84頁ABC第40頁/共84頁CAB3 3條三相平衡共晶線交于條三相平衡共晶線交于E E點，點，E E點為四相平衡共晶點點為四相平衡共晶點，即由液相同時析出，即由液相同時析出A B CA B C相，過相，過E E點的水平三角形為點的水平

13、三角形為四相平衡共晶面四相平衡共晶面第41頁/共84頁CAB第42頁/共84頁CAB第43頁/共84頁CAB第44頁/共84頁CABe1e e3e2第45頁/共84頁ABCe1E1e2E2e3E3第46頁/共84頁ABC第47頁/共84頁CAB第48頁/共84頁L A+CL A+BL B+CABC第49頁/共84頁CAB第50頁/共84頁CAB第51頁/共84頁L A+CL A+BL B+CABC第52頁/共84頁ABC第53頁/共84頁3.3.投影圖投影圖 下圖所示的投影圖中，粗線下圖所示的投影圖中，粗線e e1 1E E，e e2 2E E和和e e3 3E E是是3 3條共條共晶轉變線的

14、投影，它們的交點晶轉變線的投影，它們的交點E E是三元共晶點的投影。粗線把投是三元共晶點的投影。粗線把投影圖劃分成影圖劃分成3 3個區(qū)域，這些區(qū)域是個區(qū)域，這些區(qū)域是3 3個液相面的投影，其中標有個液相面的投影，其中標有t tl l ，t t2 2字樣的細線即液相面等溫線。字樣的細線即液相面等溫線。第54頁/共84頁CAB第55頁/共84頁ABC第56頁/共84頁第57頁/共84頁第58頁/共84頁p單相區(qū)單相區(qū) (1個液相區(qū)，固溶體相個液相區(qū)，固溶體相 、 、 的單相區(qū)的單相區(qū))3個液相面以上個液相面以上的區(qū)域的區(qū)域1個個液相區(qū)液相區(qū)第59頁/共84頁p單相區(qū)單相區(qū) (1個液相區(qū)，固溶體相個

15、液相區(qū)，固溶體相 、 、 的單相區(qū)的單相區(qū)) 相單相區(qū)為相單相區(qū)為afmkafmk與與AaAa之間的區(qū)域之間的區(qū)域第60頁/共84頁a a1 1aaaa0 0a a0 0a a1 1為為B B 、C C組元在組元在 相中的溶解度曲面相中的溶解度曲面b b1 1bbbb0 0b b0 0b b1 1為為A A 、C C組元在組元在 相中的溶解度曲面相中的溶解度曲面固態(tài)有限溶解三元共晶：三組六個單析溶解度曲面第61頁/共84頁液相面液相面aeae1 1EeEe3 3a a以下以下，共晶開始面，共晶開始面fefe1 1EmfEmf以上是以上是L+ L+ 相區(qū)相區(qū)第62頁/共84頁固固-固兩相區(qū)固兩相

16、區(qū)( + 、 + 、 + )第63頁/共84頁：三棱柱體的外側面不是垂直平面，而是面：fe1Em和和ge1En為共晶為共晶反應開始面，反應開始面，mngf為共晶反為共晶反應完成面應完成面,圍成三相區(qū)圍成三相區(qū)第64頁/共84頁L+ + + L + 第65頁/共84頁雙析溶解度曲面：雙析溶解度曲面：mmnn,mmpp,nnpp第66頁/共84頁p液相面、液相面、 、 、 單相區(qū)的投影單相區(qū)的投影p兩相區(qū)的投影兩相區(qū)的投影p三相區(qū)的投影三相區(qū)的投影p四相區(qū)的投影四相區(qū)的投影第67頁/共84頁位于位于mnp內的合金凝固內的合金凝固到固態(tài)后，隨著溫度的到固態(tài)后，隨著溫度的降低會發(fā)生同析反應：降低會發(fā)生

17、同析反應：第68頁/共84頁第69頁/共84頁p區(qū)中的合金區(qū)中的合金A0e1Ee3A0面面(L)，fe1Emf二元共晶開始面二元共晶開始面(L )，mnp三元共晶面三元共晶面(L + )，溫度低于，溫度低于TE后發(fā)生同析反應：后發(fā)生同析反應：第70頁/共84頁p區(qū)中的合金區(qū)中的合金A0e1Ee3A0面面(L)，fe1Emf二元共晶開始面二元共晶開始面(L )，fgmn二二元共晶完成面。隨著溫度的降低，元共晶完成面。隨著溫度的降低， 和和 相的成分沿固溶度面相的成分沿固溶度面ff mm 和和gg n n變化變化()。第71頁/共84頁A0e1Ee3A0面面(L)，fe1Emf二元共晶開始面二元共

18、晶開始面(L )，fgmn二二元共晶完成面。隨著溫度的降低，元共晶完成面。隨著溫度的降低， 和和 相的成分沿固溶度面相的成分沿固溶度面ff mm 和和gg n n變化變化()，繼續(xù)冷卻時，發(fā)生同析反應，繼續(xù)冷卻時，發(fā)生同析反應(因為成因為成分位于同析臺分位于同析臺mnpm n p 范圍內范圍內)。第72頁/共84頁p區(qū)中的合金區(qū)中的合金A0e1Ee3A0面面(L)， 至至A0fmkA0固相面時固相面時 相凝相凝固完畢固完畢。隨著溫度的降低，。隨著溫度的降低， 相的成分沿固溶度面相的成分沿固溶度面ff mm 變化變化()；繼續(xù)冷卻時，發(fā)生同析反應；繼續(xù)冷卻時，發(fā)生同析反應(成分位于同析臺成分位于同析臺mnp-m n p 范圍內范圍內)。第73頁/共84頁p區(qū)中的合金區(qū)中的合金A0e1Ee3A0面面(L)， A0fmkA0固相面。隨著溫度