冶金物理化學(xué)--相圖.pdf

1 冶金物理化學(xué)冶金物理化學(xué) 相圖相圖 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 基本概念回顧基本概念回顧 v自由度 自由度 體系的總變量數(shù)減去獨(dú)立方程數(shù)的式 為 獨(dú)立變量數(shù) 也即體系的自由度 計(jì)算方法 體系總變量數(shù)為 m 1 r 2 考慮溫度和壓力條件下 其中 假設(shè)體系有m個(gè)組元 存在r個(gè)相 則其中m 1個(gè)組元應(yīng)為獨(dú)立組 元 則變量數(shù)為 m 1 r 獨(dú)立方程數(shù) r 1 m 故故自由度自由度 f m 2 r 相律 相律 若C表示組元的數(shù)量 P表示相的數(shù)量 則 相律常寫為f C P 2 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 幾個(gè)定義 v組元 組成系統(tǒng)的獨(dú)立化學(xué)組成物 合金中元素 視為組元 陶瓷中某一化合物視為組元 v相 在一個(gè)多相體系中由界面分開的物質(zhì)的均勻 部分 它們具有相同的物理 化學(xué)性質(zhì)和晶體結(jié) 構(gòu) v自由度 平衡狀態(tài)下 在不改變相的類型和數(shù)目 時(shí) 可以獨(dú)立變化的狀態(tài)函數(shù)的數(shù)量 基本概念回顧基本概念回顧 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 二元相圖的類型二元相圖的類型 v十二個(gè)基本類型 1 具有最低共溶點(diǎn)或稱簡單共晶 2 具有穩(wěn)定化合物或稱同分熔點(diǎn)化合物 3 具有異分熔點(diǎn)化合物 4 具有固相分解的化合物 5 固相晶型轉(zhuǎn)變 6 液相分層 7 形成連續(xù)固溶體 8 具有最低點(diǎn)或最高點(diǎn)的連續(xù)固溶體 9 具有低共熔點(diǎn)并形成不連續(xù)固溶體 10 具有轉(zhuǎn)熔反應(yīng)并形成有限固溶體 11 具有共析反應(yīng) 12 具有包析反應(yīng) 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 二元相圖的幾何元素二元相圖的幾何元素 面 線面 線 v二元相圖由曲線 水平線 垂直線和斜線組成 這些 線把整個(gè)圖面分成若干區(qū)域區(qū)域 形成若干交點(diǎn)交點(diǎn) 從而形成相 圖中的基本幾何元素點(diǎn) 線 面 v二元相圖的面 表示相區(qū) 單相區(qū)或兩相區(qū) 單相 區(qū)所表示的是可以穩(wěn)定存在的液相或固相穩(wěn)定存在的液相或固相 兩相區(qū)所表示 的是可以平衡共存的兩個(gè)固相 兩個(gè)液相或固 液兩相平衡共存的兩個(gè)固相 兩個(gè)液相或固 液兩相 v二元相圖的曲線 是單相區(qū)和兩相區(qū)的分解線 也 是溶解度曲線溶解度曲線 當(dāng)曲線為液相線時(shí) 也是熔點(diǎn)線或稱初晶 線 即晶體剛開始析出的溫度與組成的關(guān)系線 也可以表 示液相分層線 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 二元相圖的幾何元素二元相圖的幾何元素 線線 v二元相圖的垂直線 是兩組分形成化合物的組成線 可以是 穩(wěn)定化合物也可以是不穩(wěn)定化合物 v在化合物的熔點(diǎn)溫度 液相和固相有相同的組成 此種化合物 即為穩(wěn)定化合物 又稱同分熔點(diǎn)化合物同分熔點(diǎn)化合物 若化合物沒有固定熔點(diǎn) 僅有分解溫度 作為分解產(chǎn)物的固相和液相組成都與原固相化合 物不同 此化合物即為不穩(wěn)定化合物 也稱為異分熔點(diǎn)化合物異分熔點(diǎn)化合物 v利用表示穩(wěn)定化合物的垂直線 可以將復(fù)雜的二元相圖分解成 幾個(gè)分二元系相圖 其中每個(gè)分二元系都可以單獨(dú)分析 v水平線 表示發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變或相變反應(yīng)發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變或相變反應(yīng) 發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變時(shí) 相的變化不引起化學(xué)組成的改變 而發(fā)生相變反應(yīng)時(shí) 會有舊相 的分解或化合 產(chǎn)生新相 有的水平線是相區(qū)的分界線 2 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 二元相圖的幾何元素二元相圖的幾何元素 點(diǎn)點(diǎn) v二元相圖中的點(diǎn) 表示其相鄰的三相共存 稱為三相點(diǎn)三相點(diǎn) v若曲線是液相線 則曲線與水平線的交點(diǎn)可以 是共晶點(diǎn) 偏晶點(diǎn)或包晶點(diǎn) v若曲線兩側(cè)是固相 則曲線與水平線的交點(diǎn)為 共析點(diǎn)或包析點(diǎn) v水平線與垂直線的交點(diǎn)可以是包析點(diǎn) 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 相變反應(yīng)的類型相變反應(yīng)的類型 1 分解反應(yīng)類型 v 1 共晶反應(yīng) 液相同時(shí)析出兩個(gè)固相 兩個(gè)固相可以是純固態(tài)物 質(zhì) 固溶體或固態(tài)化合物 L S1 S2 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 相變反應(yīng)的類型相變反應(yīng)的類型 v 2 共析反應(yīng) 由固溶體或固態(tài)化合物分解為兩個(gè)固相 S3 S1 S2 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 相變反應(yīng)的類型相變反應(yīng)的類型 v 3 偏晶反應(yīng) 一種溶液分解為一個(gè)固相和另外一種組成的 溶液 L1 S1 L2 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 相變反應(yīng)的類型相變反應(yīng)的類型 2 化合反應(yīng)類型 v 1 包晶反應(yīng) 轉(zhuǎn) 熔反應(yīng) 液相與固相化合 生成另一固相 L S1 S2 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 相變反應(yīng)的類型相變反應(yīng)的類型 v 2 包析反應(yīng) 兩個(gè)固相化合 成另一個(gè)固相 S1 S2 S3 3 幾個(gè)典型二元相圖幾個(gè)典型二元相圖 幾個(gè)典型二元相圖 固態(tài)兩組元完全不互溶 并組成 一個(gè)共晶系統(tǒng) 圖中sr稱結(jié)線 是連接同一溫度 下同時(shí)平衡共存兩相的連線 S固相 和r液相稱為結(jié)線上的共軛相 此概念適用于所有相圖 共晶點(diǎn) 熔點(diǎn)最低點(diǎn) 固態(tài)時(shí)和液態(tài)時(shí)兩個(gè)組 元都能以任何比例相互溶解 的相系 稱為同晶二元系 液相線 固相線 形成連續(xù)固溶體 具有最低共熔點(diǎn) Au Ag二元相圖 As Au二元相圖 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 幾個(gè)典型二元相圖幾個(gè)典型二元相圖 v液相線 和固相線必 然在最高點(diǎn) 或最低點(diǎn)處 切線相遇 組成定于最 高或最低點(diǎn) 熔體 冷卻 時(shí)不發(fā)生組 成變化 固 相和液相組 成完全相同 析晶過程 稱同組成析 晶 具有最高 最低點(diǎn)連續(xù)固溶體 Cu Mn二元相圖 Au Mn二元相圖 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 幾個(gè)典型二元相圖幾個(gè)典型二元相圖 具有共熔點(diǎn)并有限固溶體 v 圖中 和 是固溶體 是以鉛為主溶解 一定量錫的固溶體 而 是以錫為主溶解 一定量鉛的固溶體 圖中AE BE為液相線 兩液相交點(diǎn)E為共溶 點(diǎn) 共晶點(diǎn) 共晶 體為 和 不是純金 屬 ACEDBACEDB是固相線是固相線 CM和DN是Pb和Sn 在固態(tài)時(shí)的溶解度曲 線 隨溫度降低 它 們之間的相互溶解度 減小 固相線 溶解 度線 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 幾個(gè)典型二元相圖幾個(gè)典型二元相圖 生成穩(wěn)定化合物的 二元相圖 v此相圖可看成是 兩個(gè)獨(dú)立的簡單的 共晶型二元系相圖 的組合 即Nd2O3 Nd2O3 Al2O3系 Nd2O3 Al2O3 Al2O3 系的組合 具有穩(wěn)定化合物 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 幾個(gè)典型二元相圖幾個(gè)典型二元相圖 v體系中Na和K生成一個(gè)不穩(wěn)定化合物Na2K 熔化后的 組成與化合物組成完全不同 故稱為異分熔化或不一致熔 化 化合物Na2K成為異分熔化化合物 具有異分熔點(diǎn)化合物 4 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 幾個(gè)典型二元相圖幾個(gè)典型二元相圖 v 體系中A和B形成化合物D AmBn 在低溫下穩(wěn)定 此溫度下D分解 為固相A和B D在此溫度 范圍內(nèi)穩(wěn)定 A B合成D D分解為A B 幾個(gè)典型二元相圖 CaO SiO2系二元相圖 晶型轉(zhuǎn)變晶型轉(zhuǎn)變 C2S C2ST 晶型轉(zhuǎn)變晶型轉(zhuǎn)變 C2S C2SR 晶型轉(zhuǎn)變晶型轉(zhuǎn)變 CS 磷石英磷石英 CS 石石 英英 O 固相反應(yīng) 化固相反應(yīng) 化 合 合 C2S CaO C3SN 固相反應(yīng) 化固相反應(yīng) 化 合 合 C2S CaO C3SM 低共溶點(diǎn)低共溶點(diǎn)CaO C2S LH 熔化熔化 C2S LG 轉(zhuǎn)熔轉(zhuǎn)熔C3S2 C2S LF 低共溶點(diǎn)低共溶點(diǎn)CS C3S2 LE 熔化熔化CS LD 低共溶點(diǎn)低共溶點(diǎn)CS 磷石英磷石英 LC 熔化分層熔化分層方石英方石英 LB LAB 熔化分層熔化分層方石英方石英 LB LAA 熔化熔化SiO2 LQ 熔化熔化CaO LP 性質(zhì)性質(zhì)相平衡相平衡 圖圖 中中 符符 號號 三元相圖三元相圖 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 三元相圖的一般原理 幾個(gè)概念 v三元系 含有三個(gè)組元的體系 體系有三個(gè)成分變量 CA CB CC v實(shí)際體系 合金 熔渣 熔鹽 熔硫 耐火材料等都 是多元體系 但若以主要成分計(jì) 多可歸為三元系或變通 的處理成偽三元系 v三元系熱力需性質(zhì)主要由三個(gè)組分決定 其他成分可 作影響因素 而常忽略不計(jì) v相律 f K 1 4 三元系相數(shù) 至少為1 故體系最大自由度為3 故三 元相圖是三維空間立體圖 其外形是正三棱柱體 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 三元立體相圖 固液共存曲面 側(cè) 面 是 二 元 相 圖 底面是組成三角形 垂直 于底 面的 高表 示溫 度 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 組成三角形 箭頭表示溫度 下降方向 三元系投影圖 三元相圖 等 溫 線 5 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 三元系投影圖三元系投影圖 三元系投影圖 三元相圖 圖中A B C為三個(gè)純組 元 分別為三個(gè) 液相面的投影 當(dāng)在此三個(gè)區(qū)域內(nèi)的組成 點(diǎn)冷卻至這液相面時(shí) 便會 析出第一結(jié)晶相 初晶 相 在 區(qū)內(nèi)的組成點(diǎn) 初 晶相是A組元 即A晶體飽和 首先析出 同理 在 區(qū)內(nèi) 組成點(diǎn)的初晶相是B 區(qū) 內(nèi)組成點(diǎn)的初晶相是C A B C 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 三元相圖 等溫線 三元系投影圖 三元相圖 等溫線是平行于底面的等溫平面 將立體相圖中的液相面相截 所得 的截線在濃度三角形中的投影線 t1 t2 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 三元相圖 等溫截面 v利用三元相圖繪制其 150 等溫截面圖時(shí) 首先 將高于150 的等溫線和 部分二次結(jié)晶線fe1去掉 再連接Bf Cf vaf bf線上各點(diǎn)分別于B C兩點(diǎn)的一系列線稱為 結(jié)線 結(jié)線兩端代表處于 平衡的兩相組成 v三角形BfC是結(jié)線三角 形 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 濃度組成三角形 v通過M點(diǎn)對三個(gè)邊 作平行線 所截取的 頂角對面的三段邊線 長總和 等于三角形 任何一邊的長度 若 三角形的邊長分100 等份 每一等份是濃 度的1 三角形頂角 是100 的純組元 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 濃度組成三角形 vM點(diǎn)作三邊平行線 DD EE FF 所截 的頂角對面的邊線線 段CD a 表示三元 系M中的組元A濃度 AE b 為組元B的濃 度 BF c 為組元C 的濃度 且 CD AE BF BC CA 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 上節(jié)回顧 1 分解反應(yīng)類型 v 1 共晶反應(yīng) 液相同時(shí)析出兩個(gè)固相 兩個(gè)固相可以是純固態(tài)物質(zhì) 固溶體或固態(tài)化合物 L S1 S2 v 2 共析反應(yīng) 由固溶體或固態(tài)化合物分解為兩個(gè)固相 S3 S1 S2 v 3 偏晶反應(yīng) 一種溶液分解為一個(gè)固相和另外一種組成的溶液 L1 S1 L2 6 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 上節(jié)回顧 2 化合反應(yīng)類型 v 1 包晶反應(yīng) 轉(zhuǎn)熔反應(yīng) 液相與固相化合生成另一固相 L S1 S2 v 2 包析反應(yīng) 兩個(gè)固相化合成另一個(gè)固相 S1 S2 S3 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 三元相圖的一些規(guī)則 等含量規(guī)則 v DD 線上所有點(diǎn) 均 含有CD a 的A組元 同理EE 線上所有點(diǎn)均 含有AE b 的B組元 FF 線上所有點(diǎn)均含有 BF c 的C組元 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 三元相圖的一些規(guī)則 等比例規(guī)則 v濃度三角形的任一 頂角向?qū)呑髦本€ CD CD上任一點(diǎn) M 含A和B的濃度 比皆相等 vM點(diǎn)向三邊作平行 線 則有 va b GM G M BD AD k 定值 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 三元相圖的一些規(guī)則 背向規(guī)則 v三元系組成點(diǎn)M 的熔體不斷結(jié)晶析 出C 當(dāng)熔體組成背 離C點(diǎn)沿MD方向移 動 組元C的結(jié)晶析 出量越多 背離C點(diǎn) 的移動越遠(yuǎn) 直至D 點(diǎn) v另 在沒有A或B 析出時(shí) 熔體中A B含量比值不變 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 三元相圖的一些規(guī)則 直線規(guī)則 v濃度三角形中兩點(diǎn)M 和N 其質(zhì)量分別為WM 和WN 當(dāng)M和N混合成一 個(gè)新相P 質(zhì)量為WP 則 P的組成點(diǎn)必在MN連線上 并位于MN之間 WM MP WN PN WP WM WN 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 三元相圖的一些規(guī)則 質(zhì)心規(guī)則 v濃度三角形 ABC內(nèi)三個(gè) 物系點(diǎn)M1 M2 M3混合成 一個(gè)新物系P時(shí) 則P點(diǎn)必落 在三角形 M1M2M3的質(zhì)心 物理質(zhì)心 非幾何質(zhì)心 位置上 v M1M2M3稱為結(jié)線三角 形 三個(gè)共存相點(diǎn)的任何兩 點(diǎn)的連線稱為結(jié)線 7 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 三元相圖的一些規(guī)則 v交叉規(guī)則 相對位規(guī)則 v 若混合形成的新物系P的 位置不在 M1M2M3內(nèi) 而是在該三角形某邊外側(cè) 且在另外兩邊的延長線 包圍的范圍內(nèi) P的位置 稱為交叉位置或相對位 vP M1 M3 M2 v即必須從物系M1 M2 中取出一定量的M2才能 得到P 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 三元相圖的一些規(guī)則 共軛規(guī)則 v當(dāng)新物質(zhì)P的位置落在 三角形 M1M2M3的某 一角外 并在該頂角的 兩條邊延長線包圍的范 圍內(nèi) P點(diǎn)的位置便稱為 共軛位置 vM3 M1 M2 P v要得到新物系P 必須 從M3中取出一定量的M1 和M2 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 三元相圖的一些規(guī)則 v交叉規(guī)則和共軛規(guī)則在包晶反應(yīng)中經(jīng) 常用到 此時(shí)交叉規(guī)則中點(diǎn)M3和共軛規(guī) 則中點(diǎn)M1 M2便是包晶反應(yīng)中被包裹的 結(jié)晶相 而P為包晶點(diǎn)的溶液相 v對于交叉規(guī)則 LP M2 M1 M3 v對于共軛規(guī)則 LP M3 M1 M2 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 三元相圖的一些規(guī)則 切線規(guī)則 v用于確定液相結(jié)晶 時(shí)析出固相的組成和 判別液相線上各區(qū)段 的性質(zhì) v在液相線e1E上有一 組成為M的熔體 冷 卻時(shí)同時(shí)析出組元A 和B 液相的組成便沿 著e1E移動 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 三元相圖的一些規(guī)則 切線規(guī)則 v當(dāng)溫度降至t1時(shí) 平 衡的液相組成L1 L1作 曲線e1E的切線L1s1 則s1是平衡的固相組 成 vs1是從結(jié)晶開始至t1 溫度所析出的固相總 組成 v WA WB s1B s1A 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 三元相圖的一些規(guī)則 切線規(guī)則 v液相組成由e1向E移動時(shí) 析出的固相中組元A的含量越 來越少 v如組成為L2的液相析出組成 為s2的固相 其含組元A為s2B 組成L3液相析出同上 當(dāng)液 相移至L4時(shí) L4的切線與AB 邊相交的點(diǎn)s4已在延長線上 固相中A含量為負(fù) 即組元B 以固態(tài)從熔體L4中析出 則A 重新返回液相 L4進(jìn)行的是轉(zhuǎn)熔反應(yīng) L4 A B S4 8 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 三元相圖的一些規(guī)則 阿爾克馬德規(guī)則 羅策布 規(guī)則 v確定液相線 分界線 上 在溫度下降時(shí)液相組成變化 方向的規(guī)則 v含義 兩個(gè)平衡共存相的 組成點(diǎn)連線或其延伸線與劃 分這兩個(gè)相的液相線 分界 線 或其延伸線相交 此交 點(diǎn)是液相線上的溫度最高點(diǎn) 溫度下降時(shí) 液相組成點(diǎn) 總是沿著液相線向離開此交 點(diǎn)的方向移動 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 三元相圖的一些規(guī)則 阿爾克馬德規(guī)則 羅策布 規(guī)則 v含有一個(gè)穩(wěn)定二元化合物 D的A B C三元系相圖 AD 為兩個(gè)平衡共存相的組成點(diǎn) 連線 液相線E1E2與其相交 于一點(diǎn)e5 ve5點(diǎn)為液相線E1E2上溫度 最高點(diǎn) v溫度降低時(shí) 液相組成點(diǎn) 以e5為界 分別向E1和E2的 方向移動 AD連線稱為與分界線E1E2相關(guān) 的共存線 E1E2稱為與共存線 AD相關(guān)的分界線 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 三元相圖的一些規(guī)則 阿爾克馬德規(guī)則 羅策布 規(guī)則 v分界線E1E2是液相結(jié)晶同 時(shí)析出A D的低共溶線 故 以線上的任何點(diǎn)都表示 L A D三相平衡共存 f 1 即溫度下降時(shí)液相組成只 能沿著E1E2線變化 v若設(shè)在分界線E1E2上的一 個(gè)組成點(diǎn)M1 溫度下降時(shí)析 出A D 然后液相組成便沿 著E1E2線向E1方向移動至N1 點(diǎn) 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 三元相圖的一些規(guī)則 阿爾克馬德規(guī)則 羅 策布規(guī)則 v由于LN1 A D三個(gè) 相都是從M1分離出來的 根據(jù)重心規(guī)則 M1點(diǎn) 應(yīng)該在三角形 ADN1 內(nèi) M1 緩冷分析緩冷分析 體系點(diǎn)P所代表的熔體冷卻至液相 面時(shí) 開始析出純A固相 繼續(xù)冷卻析 出A量不斷增加 液相成分沿Pa線變化 背向規(guī)則 當(dāng)液相成分達(dá)a時(shí) 則同時(shí)析出固 相純A和純C 隨著A C的連續(xù)析出 固相總組成沿AC1方向變化 液相組成 沿aE方向變化 當(dāng)液相組成達(dá)到E點(diǎn)時(shí) 發(fā)生三元 共晶反應(yīng) LE A s B s C s 三三 元元 相相 圖圖 三元相圖三元相圖 緩冷分析緩冷分析 隨著A B C的不斷析出 三元共晶混 合物成分沿C1P方向變化 反應(yīng)結(jié)束 液相 消失 體系由A B C三個(gè)純固相組成 三 相相對含量遵從質(zhì)心規(guī)則 9 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 三元相圖 緩冷分析 液相同時(shí)析出純A 純C的過程中 析出 固相和剩余液相的相對 量遵從杠桿規(guī)則 如 液相冷卻至a 點(diǎn)的溫度 時(shí) 由直線規(guī)則可確定 此時(shí)固相總組成點(diǎn)在C 處 體系內(nèi)固相量與液 相量之比等于線段Pa 與C P之比 由于A與C不互溶 故此固相為A與C的二 元共晶混合物 a C 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 生成二元同分熔點(diǎn)化合物的體系 vA B生成一個(gè)穩(wěn)定的 二元化合物AmBn 標(biāo)示為 D D與C形成一個(gè)低熔 共晶M v三元相圖的下方為A B 低熔共晶二元系相圖 v化合物D處在A B線上 其熔點(diǎn)是其兩側(cè)曲線的 最高溫度點(diǎn) 二元低共熔 點(diǎn)e 1 e 2投影到A B邊上得 e1 e2 所以其溫度下降的 方向如箭頭所示 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 生成二元同分熔點(diǎn)化合物的體系 v隨著A B體系中加入第三組元 C 熔體凝析的溫度也在下降 液相線擴(kuò)展為液相面 如e1D擴(kuò) 展為e1DME1e1 e2D擴(kuò)展為 e2DME2e2 這兩個(gè)液相面連成一 體 成為化合物D的液相面 其 表示D的初晶面 v該面范圍的任何組成點(diǎn)在此 初晶面的溫度下 熔體開始有組 成為D的晶體析出 即L D二相 平衡共存 在液相面以下的空間 為L D的二相平衡共存空間 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 溫度最高規(guī)則 v五條二次結(jié)晶線把相圖分成四個(gè)不同的區(qū) 二 次結(jié)晶線叫界線 v不與組成三角形的邊相交者稱作內(nèi)界線 相交 者稱側(cè)界線 v界線上液相平衡的二晶相組成點(diǎn)的連線 或其 延長線 與此界線 或延長線 相交 其交點(diǎn)是 該界線上的溫度最高點(diǎn) 此即溫度最高點(diǎn)規(guī)則也 叫連線規(guī)則 v此規(guī)則用于判斷界線上溫度的走向 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 溫度最高規(guī)則 v生成二元同分熔點(diǎn)化合 物的三元相圖共有四個(gè)液 相面A B C D 五根液 相線e1E1 e2E2 e3E2 e4E1 E1E2 這五根液相線 分別為A D D B B C C A同時(shí)從液相中結(jié)晶析 出的低共溶線 而E1E2則為 C D同時(shí)從液相中結(jié)晶析 出的低共溶線 圖中M點(diǎn)為 C D連線上的溫度最低點(diǎn) 又是E1E2液相線上的溫度最 高點(diǎn) 稱為鞍心點(diǎn) 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 溫度最高規(guī)則 判斷溫度降低方向 v圖中E1E2是C和D初 晶區(qū)的邊界線 E1E2上 的液相平衡晶相為C和 D 其組成點(diǎn)連線CD與 E1E2交于點(diǎn)M M點(diǎn)為 E1E2液相線上的溫度最 高點(diǎn) 即溫度降低方向 的箭頭應(yīng)分別指向E1和 E2 10 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 生成二元同分熔點(diǎn)化合物的體系 三角形劃分規(guī)則 vCD連線把 ABC分割成兩個(gè)三角 形 ACD和 BCD 每個(gè)三角形各有 一個(gè)三元共晶點(diǎn) E1和E2 LE1 A C D LE2 B C D vCD又是一個(gè)簡單低共溶型二元系 M點(diǎn)為該體系的低共熔點(diǎn) 即二元 共晶點(diǎn) v上述的分割方法稱為劃分三角形法 也稱子三角形劃分規(guī)則 E1 E2 M 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 三角形劃分規(guī)則 v三元相圖中的四相點(diǎn)是三個(gè)初晶面的交點(diǎn) 故將四 相點(diǎn) 三元共晶點(diǎn)或三元包晶點(diǎn) 周圍三個(gè)初晶區(qū)的固 相組成點(diǎn)相連 組成一個(gè)分三角形 小三角形 這個(gè) 分三角形代表一個(gè)小三元系 v劃分三角形時(shí)應(yīng)注意如下兩點(diǎn) 1 兩種固相組成點(diǎn)間的連線只能與內(nèi)界線相交 而不能與側(cè)界線相交 若連線與側(cè)界線相交 則將其畫 成虛線 同時(shí) 凡是相鄰初晶區(qū)的初晶組成點(diǎn)都應(yīng)連成 直線 不相鄰的初晶區(qū)的初晶組成點(diǎn)則不能連成直線 2 劃出的分三角形已不是等邊三角形 但有關(guān) 組成三角形的性質(zhì)仍適用 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 三角形劃分規(guī)則 v圖中A M e6為內(nèi)界線 上E1E3的溫度最高點(diǎn) 和 D M e7為E2E3上的溫度 最高點(diǎn) 整個(gè)相圖分成 三個(gè)分三角形 即三個(gè)簡 單三元共晶系 復(fù)雜相圖 簡單化了 三個(gè)四相點(diǎn)E1 E2 E3都在其對應(yīng)的分 三角形之內(nèi) 這種三角形 稱為獨(dú)立三角形 E1 E2 E3 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 緩冷分析 體系點(diǎn)P所代表的熔體冷卻至液相面時(shí) 開始析出純A固相 繼續(xù)冷卻析出A量不 斷增加 液相成分沿Pa線變化 背向規(guī)則 當(dāng)液相成分達(dá)a時(shí) 則同時(shí)析出固相純 A和純C 隨著A C的連續(xù)析出 固相總 組成沿AC1方向變化 液相組成沿aE方向 變化 當(dāng)液相組成達(dá)到E點(diǎn)時(shí) 發(fā)生三元共晶 反應(yīng) LE A s B s C s 上上 節(jié)節(jié) 回回 顧顧 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 上節(jié)回顧 隨著A B C的不斷析出 三元共晶混合物成 分沿C1P方向變化 反應(yīng)結(jié)束 液相消失 體系由 A B C三個(gè)純固相組成 三相相對含量遵從質(zhì)心 規(guī)則 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 上節(jié)回顧 液相同時(shí)析出純A 純C的過程中 析出 固相和剩余液相的相對 量遵從杠桿規(guī)則 如 液相冷卻至a 點(diǎn)的溫度 時(shí) 由直線規(guī)則可確定 此時(shí)固相總組成點(diǎn)在C 處 體系內(nèi)固相量與液 相量之比等于線段Pa 與C P之比 由于A與C不互溶 故此固相為A與C的二 元共晶混合物 a C 11 上節(jié)回顧上節(jié)回顧 生成二元同分熔點(diǎn)化合物生成二元同分熔點(diǎn)化合物 的體系的體系 三角形劃分規(guī)則 CD連線把 ABC分割成 兩個(gè)三角形 ACD和 BCD 每個(gè)三角形各有一 個(gè)三元共晶點(diǎn) E1和E2 LE1 A C D LE2 B C D CD又是一個(gè)簡單低共溶 型二元系 M點(diǎn)為該體系的 低共熔點(diǎn) 即二元共晶點(diǎn) 上述的分割方法稱為劃分 三角形法 也稱子三角形劃 分規(guī)則 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 上節(jié)回顧 溫度最高規(guī)則 v生成二元同分熔點(diǎn)化合 物的三元相圖共有四個(gè)液 相面A B C D 五根液 相線e1E1 e2E2 e3E2 e4E1 E1E2 這五根液相線 分別為A D D B B C C A同時(shí)從液相中結(jié)晶析 出的低共溶線 而E1E2則為 C D同時(shí)從液相中結(jié)晶析 出的低共溶線 圖中M點(diǎn)為 C D連線上的溫度最低點(diǎn) 又是E1E2液相線上的溫度最 高點(diǎn) 稱為鞍心點(diǎn) 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 生成異分熔點(diǎn)化合物的三元系相圖 v若四相點(diǎn)落在其對應(yīng)三角 形之外 則此三角形稱為非 獨(dú)立三角形 與四相點(diǎn)P對應(yīng) 的分三角形 BCD則為非獨(dú) 立三角形 v右圖是生成一個(gè)異分熔點(diǎn) 化合物的三元系相圖 A B 二元系中 化合物AmBn 以 D代表 加熱到d點(diǎn)便分解成 為P 的液相和純B固相 由于 D是一個(gè)高溫分解的不穩(wěn)定 化合物 所以 此三元系中 連線CD不代表一個(gè)真正的 二元系 故不能把原三元系 分成兩個(gè)分三元系 P 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 生成異分熔點(diǎn)化合物的三元系相圖 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 生成異分熔點(diǎn)化合物的三元系相圖 vPe3是化合物D在二元系 的初晶線 即與D平衡的液 相線 三元系中 D析出 范圍為空間曲面 其在底面 投影pPEe3p即為三元相圖中 D的初晶區(qū) v化合物AmBn 即D 的 組成點(diǎn)在其初晶區(qū)外 這是 所有異分熔點(diǎn)二元或三元化 合物在相圖中的特點(diǎn) v圖中已標(biāo)出A B C D 四種物質(zhì)的初晶區(qū) 初晶區(qū) 內(nèi)均為固液共存 異 分 熔 點(diǎn) 化 合 物 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 生成異分熔點(diǎn)化合物的三元系相圖 v圖中五條二次結(jié)晶 線中e1P PE e2E e3E 為四條二元共晶線 pP 為二元包晶線 線上各 點(diǎn)代表發(fā)生二元包晶反 應(yīng)時(shí)的液相組成 線上 各點(diǎn)的液相都能發(fā)生包 晶反應(yīng) L B s D s 12 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 生成異分熔點(diǎn)化合物的三元系相圖 v過界線上任一點(diǎn)所作的切 線與該界線上平衡的兩固相 組成點(diǎn)的連線相交 若交點(diǎn) 在兩組成連線上 則界線具 有共晶性質(zhì) v若交點(diǎn)在兩組成連線的延 長線上 則界線具有包晶的 特點(diǎn) pP v若存在某一點(diǎn) 其切線與 連線的交點(diǎn)恰好與某平衡固 相組成點(diǎn)重合 則該界線的 性質(zhì)在此切點(diǎn)將發(fā)生轉(zhuǎn)變 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 生成異分熔點(diǎn)化合物的三元系相圖 切線規(guī)則的理解 v根據(jù)背向規(guī)則界線上與線上平衡固 相組成點(diǎn)連線的交點(diǎn)代表該點(diǎn)液相的 瞬時(shí)析晶組成 v交點(diǎn)在兩組成點(diǎn)連線上 a 點(diǎn) 根據(jù)直線規(guī)則 A s D s a s 而a 點(diǎn)的固相與a點(diǎn)液相平衡 即 a l A s D s 此必為共晶反應(yīng) 說 明a點(diǎn)在A與D的共熔線上 v同理 若交點(diǎn)在兩組成點(diǎn)連線的延 長線上 k 點(diǎn) 則意味從該點(diǎn)液相 不能同時(shí)析出這兩固相 而是 k l B s D s k 與k點(diǎn)液相平衡 則k l B s D s 此為包晶反應(yīng) 說 明k點(diǎn)位于包晶反應(yīng)線上 即界線pP 為包晶線 a a k 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 生成異分熔點(diǎn)化合物的三元系相圖 v四相點(diǎn)E是A B C三個(gè)組 分初晶區(qū)的交點(diǎn) 即與E點(diǎn)液相 平衡的固相是A D C vE點(diǎn)位于 ADC的質(zhì)心位置 依質(zhì)心規(guī)則LE A s D s C s 即從E點(diǎn)液相中同時(shí)析出A D C三種晶體 是三元共晶點(diǎn) v四相點(diǎn)P是B C和化合物D的 初晶區(qū)的交點(diǎn) 與P點(diǎn)液相平衡 的固相是D B C P點(diǎn)處于D B C的交叉位置 即 Lp B s D s C s 發(fā)生三元包 晶反應(yīng) 轉(zhuǎn)熔反應(yīng) B晶體被 回吸 析出D和晶體C 因此P點(diǎn) 是三元包晶點(diǎn) 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 生成異分熔點(diǎn)化合物的三元系相圖 v包晶反應(yīng)結(jié)束 或是Lp 先消耗完 或是B先消耗完 特殊情況下二者同時(shí)耗 盡 上述兩種情況取決于 原物系點(diǎn)的位置 即必須 遵從三角形規(guī)則 v 原始熔體組成點(diǎn)所在 三角形的三個(gè)頂點(diǎn)表示的 物質(zhì)即為其結(jié)晶產(chǎn)物 與 這三種物質(zhì)相應(yīng)的初晶區(qū) 所包圍的三元四相點(diǎn)是其 結(jié)晶終點(diǎn) 此即三角形規(guī) 則 用于確定結(jié)晶產(chǎn)物和 結(jié)晶終點(diǎn) 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 生成異分熔點(diǎn)化合物的三元系相圖生成異分熔點(diǎn)化合物的三元系相圖 v原物系位于 ACD內(nèi)的 熔體E為其結(jié)晶終點(diǎn) 那么 包晶反應(yīng)結(jié)束時(shí) 必然是B 先消耗完而液相Lp過剩 溫 度繼續(xù)下降 剩余液相同時(shí) 析出D和C兩種晶體 其組成 沿P E方向變化 達(dá)E點(diǎn)后 發(fā)生三元共晶反應(yīng) Lp A s D s C s 反應(yīng)結(jié) 束 液相消失 體系最終產(chǎn) 物為A D C三種物質(zhì)的混 晶 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 生成異分熔點(diǎn)化合物的三元系相圖生成異分熔點(diǎn)化合物的三元系相圖 v原物系點(diǎn)位于分 DCB 中的熔體 P為其結(jié)晶終點(diǎn) 包晶反應(yīng)結(jié)束 Lp先消 耗完 只剩下B C D三 種晶體 溫度繼續(xù)降低時(shí) 不會再發(fā)生其他反應(yīng) 13 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 生成異分熔點(diǎn)化合物的三元系相圖生成異分熔點(diǎn)化合物的三元系相圖 v若原物系恰處于D C 連線上 結(jié)晶終點(diǎn)仍然 在P 但包晶反應(yīng)結(jié)束時(shí) Lp與B兩者同時(shí)耗盡 相當(dāng)于體系點(diǎn)正好分解 為D s C s 體系內(nèi)僅 剩下D C兩種晶體 符 合直線規(guī)則 溫度繼續(xù) 降低時(shí)亦不會再發(fā)生其 他相反應(yīng) 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 生成異分熔點(diǎn)化合物的三元系相圖生成異分熔點(diǎn)化合物的三元系相圖 緩冷分析緩冷分析 vM1的高溫熔體冷卻到 M1點(diǎn)的等溫線所表示的 溫度時(shí) 開始析出組元B 依背向規(guī)則 隨B的不 斷析出 液相組成沿 M1 a方向變化而固相組 成始終在B點(diǎn) v當(dāng)體系溫度冷卻到a點(diǎn) 溫度時(shí) 液相點(diǎn)達(dá)到包 晶線上的a點(diǎn) 體系發(fā)生 包晶反應(yīng)L B s D s 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 生成異分熔點(diǎn)化合物的三元系相圖生成異分熔點(diǎn)化合物的三元系相圖 緩冷分析緩冷分析 v隨著二元包晶反應(yīng)的進(jìn) 行 不斷回吸B析出化合物 D 液相沿a p方向變化 同時(shí) 固相總組成逐漸離開 B沿B D方向變化 此過程 中 液相質(zhì)量與固相總量始 終遵從杠桿規(guī)則 v例如液相組成達(dá)到a1時(shí) 液相質(zhì)量m1和固相總量ms 之比等于線段S1M1與M1a1之 比 M1 ms S1M1 M1a1 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 生成異分熔點(diǎn)化合物的三元系相圖生成異分熔點(diǎn)化合物的三元系相圖 緩冷分析緩冷分析 v當(dāng)體系溫度降至Tp 包晶反應(yīng)尚未發(fā) 生時(shí) 固相組成達(dá)Sp點(diǎn) 隨后體系進(jìn)行 包晶反應(yīng)Lp B s D s C s v體系從三相平衡進(jìn)入到四相平衡 f 3 4 1 0 溫度 液相組成 三固相組 成均固定不變 僅固相D C的量不斷增 加 液相和固相B的量按比例減少 整個(gè) 三元包晶反應(yīng)過程中 液相組成恒定在P 點(diǎn)不動 而固相中又增加了固態(tài)C 故固 相總組成點(diǎn)必離開BD連線沿Sp M1向 DCB內(nèi)M1點(diǎn)運(yùn)動 當(dāng)固相總組成點(diǎn)達(dá) 到M1點(diǎn) 根據(jù)杠桿規(guī)則 最后的液相必 在p點(diǎn)消失 包晶反應(yīng)結(jié)束 析晶產(chǎn)物為 D B C混晶 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 生成異分熔點(diǎn)化合物的三元系相圖生成異分熔點(diǎn)化合物的三元系相圖 緩冷分析緩冷分析 v組成為M2的高溫熔體溫 度降至M2點(diǎn)對應(yīng)溫度時(shí) 開始析出固相B 隨B的不 斷析出 液相組成沿M2 b 方向變化 固相組成始終在 B點(diǎn) v當(dāng)體系降至b點(diǎn)溫度時(shí) 熔體中同時(shí)析出B C固相 體系發(fā)生共晶反應(yīng) L B s C s v隨著共晶反應(yīng)進(jìn)行 液相 組成沿b P變化 而固相 總組成離開B向S p運(yùn)動 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 生成異分熔點(diǎn)化合物的三元系相圖生成異分熔點(diǎn)化合物的三元系相圖 緩冷分析緩冷分析 v體系溫度降至Tp時(shí) 固相總組成達(dá)到S p 點(diǎn) 體系發(fā)生三元包 晶反應(yīng) 組成為Lp的 液相回吸晶相B 產(chǎn) 生化合物D的晶相 并繼續(xù)析出固相C Lp B D C v此時(shí)四相共存 自 由度f 0 溫度 液相 三固相組成不變 14 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 生成異分熔點(diǎn)化合物的三元系相圖生成異分熔點(diǎn)化合物的三元系相圖 緩冷分析緩冷分析 v由于晶相B不斷減 少而增加晶相D 固 相總組成沿S p S變 化 當(dāng)固相總組成達(dá) 到S點(diǎn)時(shí) 包晶反應(yīng) 結(jié)束 晶相B消耗完 體系中剩下組成為 P的液相和D C兩固 相 混晶組成點(diǎn)在 DC連線上S點(diǎn) S p S p 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 生成異分熔點(diǎn)化合物的三元系相圖生成異分熔點(diǎn)化合物的三元系相圖 緩冷分析緩冷分析 v繼續(xù)降溫 體系發(fā)生二 元共晶反應(yīng)L C D 液相 中同時(shí)析出固相C D 隨 共晶反應(yīng)的進(jìn)行 液相沿 P E變化 而固相中未增 加新晶相 僅D C的相對 含量在不斷改變 所以固 相總組成沿S S4變化 液 相組成達(dá)E點(diǎn)時(shí) 固相總 組成達(dá)S4點(diǎn) 體系發(fā)生三 元共晶反應(yīng) L A D C vf 0 反應(yīng)溫度 四相 組成恒定不變 p 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 生成異分熔點(diǎn)化合物的三元系相圖生成異分熔點(diǎn)化合物的三元系相圖 緩冷分析緩冷分析 v由于體系中固相多了純 A晶相 固相總組成點(diǎn)必 離開DC線 沿S4 M2向 ADC內(nèi)運(yùn)動 達(dá)M2點(diǎn) 時(shí) 三元共晶反應(yīng)結(jié)束 最后一滴LE液相消失 體 系僅剩A D C三晶相的 混晶 vM2位于 ADC內(nèi) 結(jié) 晶終點(diǎn)在 ADC對應(yīng)的四 相點(diǎn)E處 析晶產(chǎn)物為 ADC三頂點(diǎn)物質(zhì)的混晶 應(yīng)符合三角形規(guī)則 E 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 緩冷分析緩冷分析 遵循原則遵循原則 v體系為密閉 整個(gè)緩冷過程物系點(diǎn)始終不變 v任何時(shí)刻 只要存在相平衡關(guān)系 則液相點(diǎn)與 固相總組成點(diǎn)必定在過物系點(diǎn)的連線上 兩個(gè)相 點(diǎn)與物系點(diǎn)間的相對位置遵從杠桿規(guī)則 v液相組成和固相總組成分別沿不同軌跡變化 結(jié)晶終了時(shí)合為一條首尾相接的折線 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 生成二元化合物的情況生成二元化合物的情況 具有高溫穩(wěn)定 低溫分解的二元化合物具有高溫穩(wěn)定 低溫分解的二元化合物 v二元化合物BC在其初 晶區(qū)內(nèi) 說明其為穩(wěn)定化 合物 vBC二元系中e1 e2是 兩個(gè)二元共晶點(diǎn) 但在二 次結(jié)晶線e1p上 存在一 個(gè)性質(zhì)轉(zhuǎn)變點(diǎn)K 根據(jù)切 線規(guī)則 e1K是共晶線 v冷卻時(shí)線上組成的液 相同時(shí)析出B和化合物BC 的固相 即L B BC 直 至K點(diǎn)之前 BC都能穩(wěn)定 存在 BC e1 e2 K 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 生成二元化合物的情況生成二元化合物的情況 具有高溫穩(wěn)定 低溫分解的二元化合物具有高溫穩(wěn)定 低溫分解的二元化合物 v當(dāng)過了K點(diǎn) 則轉(zhuǎn)為 包晶線 發(fā)生包晶反應(yīng) L BC B BC不能穩(wěn)定 存在 發(fā)生了回熔 v在四相點(diǎn)P處 根據(jù) 交叉位置規(guī)則 發(fā)生回 熔的又不是化合物BC了 而是B被回熔 即發(fā) 生如下三元包晶反應(yīng) Lp B BC A P 15 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 生成二元化合物的情況生成二元化合物的情況 具有高溫穩(wěn)定 低溫分解的二元化合物具有高溫穩(wěn)定 低溫分解的二元化合物 vBC在高溫雖是穩(wěn)定化 合物 但過了K點(diǎn)后 被 液相回熔發(fā)生轉(zhuǎn)熔反應(yīng) L BC C 但在四相點(diǎn)Q處 不能從液相中再產(chǎn)生 而是發(fā)生分解 v由于BC的初晶區(qū)與A 的初晶區(qū)無交線 即BC與 A不存在平衡共存的情況 故A與BC兩組成點(diǎn)不能 劃連線 K BC A 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 生成二元化合物的情況生成二元化合物的情況 具有高溫穩(wěn)定 低溫分解的二元化合物具有高溫穩(wěn)定 低溫分解的二元化合物 v四相點(diǎn)Q對應(yīng)的三個(gè)固相點(diǎn) B BC C在一條直線上 Q點(diǎn) 沒有對應(yīng)的三角形 即不管不 論物系點(diǎn)落在何處 最后結(jié)晶 終點(diǎn)都在E 而在Q點(diǎn) 發(fā)生化 合物BC分解的反應(yīng) BC B C v此時(shí)仍然是四相共存 但組 成的液相不參與反應(yīng) 僅是調(diào) 節(jié)平衡的作用 直至BC完全分 解成B C兩個(gè)固相 v體系繼續(xù)降溫 液相不斷析 出B C 其組成沿Q E變化 到達(dá)E點(diǎn)發(fā)生三元共晶反應(yīng) LE A B C 反應(yīng)結(jié)束 液相 消失 Q 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 二元系為異分熔點(diǎn)化合物二元系為異分熔點(diǎn)化合物 三元系發(fā)生共熔反應(yīng)三元系發(fā)生共熔反應(yīng) v二元化合物BC位于其初 晶區(qū)外 可見其為異分熔點(diǎn) 化合物 但在二次結(jié)晶線 E1P上有一個(gè)性質(zhì)轉(zhuǎn)變點(diǎn)k pk段是轉(zhuǎn)熔線 L B BC v而kE1段發(fā)生共熔反應(yīng) L B BC vE1E2是A與化合物BC的 初晶區(qū)交界線 連A BC交 內(nèi)界限E1E2于a點(diǎn) va點(diǎn)是E1E2上的溫度最高 點(diǎn) 因此圖中存在兩個(gè)三元 共晶點(diǎn) 兩個(gè)四相點(diǎn)E1 E2 均在其對應(yīng)的分三角形內(nèi) BC k E1 E2 a 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 具有一個(gè)低溫存在 高溫固相分解的二具有一個(gè)低溫存在 高溫固相分解的二 元化合物元化合物 v二元化合物BC由固相 反應(yīng)組成 B C BC 并 在未達(dá)到共熔溫度 在Ts 時(shí)BC就發(fā)生固相分解 BC B C 分解產(chǎn)物為兩 個(gè)純固相B C BC在二 元系中沒有自己的液相線 v在BC二元系化合物BC 不存在與液相共存的情況 vB C兩個(gè)純固相在e 1 溫度發(fā)生共熔反應(yīng) B C Le 1 二元系f 0 e 1 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 具有一個(gè)低溫存在 高溫固相分解的二具有一個(gè)低溫存在 高溫固相分解的二 元化合物元化合物 v當(dāng)?shù)谌M元A加入時(shí) B C共熔溫度 即共 晶溫度 就要繼續(xù)下降 三元系f 1 當(dāng)降到三 元共熔溫度 三個(gè)固相同 時(shí)析出 升溫時(shí) 三個(gè)固 相同時(shí)熔化 v若三元低共熔溫度低 于化合物BC分解溫度Ts 那么當(dāng)溫度降至Ts等溫 面以下就可以從液相中直 接析出化合物 故在三元 系中就出現(xiàn)化合物BC的 液相面 s 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 具有一個(gè)低溫存在 高溫固相分解的二具有一個(gè)低溫存在 高溫固相分解的二 元化合物元化合物 v化合物BC的組成點(diǎn)在 三角形的BC邊上 其初晶 區(qū)進(jìn)入相圖內(nèi)部 與任何 邊無交界 v相圖中雖有3個(gè)四相點(diǎn) 但只能劃分兩個(gè)分三角 形 通常有幾個(gè)四相點(diǎn)就 可以劃分幾個(gè)三角形 vF點(diǎn)液相平衡的三固相 B BC C組成點(diǎn)處于同 一直線 不能形成一個(gè)相 應(yīng)的分三角形 F處發(fā)生 B C BC反應(yīng) f 0 16 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 具有一個(gè)低溫存在 高溫固相分解的二具有一個(gè)低溫存在 高溫固相分解的二 元化合物元化合物 vF點(diǎn)的液相僅起介質(zhì)調(diào)節(jié)平衡作用 不參與反應(yīng) F點(diǎn)不能成為析 晶終點(diǎn) 這種零變量點(diǎn)被稱作過渡點(diǎn) v原物系點(diǎn)在三角形F B BC內(nèi) 上述反應(yīng)結(jié)束時(shí) C消耗完 溫度繼 續(xù)降低 液相組成沿FP FE2 變化 v原物系點(diǎn)在三角形F BC C中 反應(yīng)結(jié)束時(shí) 將是B消耗完 繼續(xù)降 溫 液相沿FE FE1 變化 v兩圖差別在于左圖三元系中有三元轉(zhuǎn)熔反應(yīng)四相點(diǎn)P 發(fā)生 Lp B A BC 而右圖沒有 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 生成三元化合物的體系生成三元化合物的體系 同分熔點(diǎn)三元化合物同分熔點(diǎn)三元化合物 v三元化合物D的組成點(diǎn)位 于其初晶區(qū)內(nèi) 是一個(gè)同分 熔點(diǎn)化合物 v由于生成的一個(gè)穩(wěn)定化合 物 連A D B D C D都代 表一個(gè)獨(dú)立二元系 va b c是三條內(nèi)界線E1E3 E1E2 E2E3上的溫度最高 點(diǎn) 又分別是A D B D C D二元系的低共熔點(diǎn) v三元相圖相當(dāng)于三個(gè)簡單 共晶三元系 E1 E2 E3分 別是它們的低共熔點(diǎn) a b c E1 E2 E3 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 生成三元化合物的體系生成三元化合物的體系 異分熔點(diǎn)三元化合物異分熔點(diǎn)三元化合物 v三元化合物D的組成點(diǎn)位于 其初晶區(qū)外 其為異分熔點(diǎn)化 合物 v連A D交內(nèi)界線E1E2于a點(diǎn) a 點(diǎn)為E1E2線上的溫度最高點(diǎn) v 連B D 其延長線交內(nèi)界線E1P 于b點(diǎn) b點(diǎn)為E1P線上的溫度最 高點(diǎn) v相圖劃分出三個(gè)分三角形 E1 E2為三元共晶點(diǎn) 四相點(diǎn)P 在其對應(yīng)三角形外 P為三元包 晶點(diǎn) Lp B D C v根據(jù)切線規(guī)則僅E1P是轉(zhuǎn)熔線 無論溫度走向如何 均發(fā)生 L B D的轉(zhuǎn)熔反應(yīng) D a b 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 生成三元化合物的體系生成三元化合物的體系 異分熔點(diǎn)三元化合物異分熔點(diǎn)三元化合物 v右圖僅有一個(gè)四相點(diǎn)E 在其對應(yīng)的分三角形內(nèi) 其余兩個(gè)四相點(diǎn)P1 P2均 在其對應(yīng)的分三角形外 v相圖中有一個(gè)三元低共 熔點(diǎn)E 發(fā)生反應(yīng) LE A B D 兩個(gè)三元轉(zhuǎn) 熔點(diǎn) 發(fā)生反應(yīng) LP1 C B D和LP2 C A D va點(diǎn)是P1P2線上的溫度 最高點(diǎn) P1P2線為包晶線 其余兩條線為共晶線 E P1 P2 a 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 生成三元化合物的體系生成三元化合物的體系 異分熔點(diǎn)三元化合物異分熔點(diǎn)三元化合物 v右圖中R點(diǎn)與其對應(yīng)三固相 組成點(diǎn)不能呈交叉位 當(dāng)連B R C R會發(fā)現(xiàn)D點(diǎn)在三角形 BRC內(nèi)部 屬于質(zhì)心位置 在 R點(diǎn)發(fā)生轉(zhuǎn)熔反應(yīng)LR B C D R是雙轉(zhuǎn)熔點(diǎn) v根據(jù)切線規(guī)則 RE1是轉(zhuǎn)熔 線 而RE2線上存在一個(gè)轉(zhuǎn)熔 線變?yōu)楣踩劬€的性質(zhì)轉(zhuǎn)變點(diǎn)k vE1E2線上 i是最高溫度點(diǎn) E1 E2為三元低共熔點(diǎn) R D i k 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 有包晶及固溶體的三元相圖有包晶及固溶體的三元相圖 v三角形以外是A B B C C A三個(gè)二元系側(cè)面示意圖 其為 三個(gè)不同類型二元系 vA C為有不穩(wěn)定化合物的二元 系 包晶型 B C為液相 固 相均完全互溶的二元系 是B C固溶體的初晶面 ve1 e2是二元共晶點(diǎn) p點(diǎn)是 二元包晶點(diǎn) e1P e2P都是共熔 線 共晶線 線上的液相冷卻 時(shí)分別發(fā)生如下反應(yīng) L AC L A v三相共存 f 1 組成隨液 相組成變化而變 可用結(jié)線示出 其組成 e1 e2 17 冶金物理化學(xué) 相圖冶金物理化學(xué) 相圖 有包晶及固溶體的三元相圖有包晶及固溶體的三元相圖 vPP aa bb cc 均 為結(jié)線 pP為轉(zhuǎn)熔線 包晶線 線上液相發(fā)生 包晶反應(yīng) L A AC vP是四相點(diǎn) 此點(diǎn)發(fā)生 三元包晶反應(yīng) L AC A p v反應(yīng)結(jié)束 若原物系點(diǎn) 在AP 連線右邊 則液相 Lp消失 若原物系點(diǎn)在 AP 左邊 則AC消失 P P 冶金物理化學(xué) 相圖冶