单反——单镜头反光相机入门教程资料.doc

第5 章相图 1. : :相图是描述热力学平衡条件下,材料的相和组织与其成分和温度及压力等之间关系的图形 2. : :通过相图可以确定不同成分的材料在一定温度下的相种类,相对数量和显微结构;可以推测材料的性能;因此,相图是开发新材料,制定材料生产工艺的重要工具。 相图的基本知识 相平衡条件及相律由热力学原理可知,当组元在不同相间转移时,将引起体系自由能的变化。对于一个多元系,这种自由能变化可用下式表示: ii dn SdT Vdp dG?????在等温等压条件下,可简化为: ii dn dG???如果体系中只有?和?两相,当极少量(d n i)的i组元从?相转移到?相中,则引起的体系自由能变化为: ?????? iiiidn dn dG????iidn dn??????? iiidn dG)(??由于所以在?相和?相处于平衡时, d G=0 ,故: ???? ii?即两相平衡的条件是两相中同一组元的化学位相等。此时,在两相之间转移趋于平衡。若多元系中有 C个组元, P个相,则它们的相平衡条件可以写成: C P P????????????????????????????????????????? 2 22 2 1 11 1返回即处于平衡状态下的多相体系,每个组元在各相中的化学位都必须彼此相等。可见,在平衡条件下,多元多相体系中的组元数与相数之间必然存在着一定的关系,这种关系称为相律。在每个相中,需确定的的组元浓度为: (C-1), 在P个相中,需要确定的浓度变量为 P(C-1) 。另外两个变量是浓度和压力,因此总变量数为: P(C-1)+2 由相平衡条件可知,各个组元在不同相中共存在 C(P-1) 个化学位关系,而化学位又是组元浓度的函数,因此,用来确定体系状态的总变量中应有 C(P-1) 个浓度变量不能独立变化。因此体系中共存在的独立变量数,即自由度为: 2)1(]2)1([????????PCPC CPf对于不含气相的凝聚态体系,压力在通常范围的变化对平衡状态的影响极小,一般可认为是常量。因此,相律可写成如下形式: 1???PCf相律给出了平衡状态下多元多相体系中中存在的相数与组元数及温度、压力之间的关系,对分析和研究相图有重要的指导作用。 相图的表示方法 、温度和压力,考虑到压力对于固态和液态材料变化的影响不大,且多数材料是在常压下进行,因此, 影响材料的因素只包括成分和温度两个参数。通常,对于二元相图,用横轴表示成分, ,用纵轴表示温度; ;对于三元相图,在水平面上表示成分,纵轴表示温度。