物理化學(xué)經(jīng)典課件相圖

物理化學(xué)經(jīng)典課件相圖2023/6/11第一頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三5.3.2.2相圖分析（1）幾何結(jié)構(gòu)（2）相態(tài)分析（3）杠桿規(guī)則的應(yīng)用2023/6/11第二頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三Cd-Bi二元相圖分析有三個(gè)特殊點(diǎn)：

A點(diǎn)，純Bi(s)的熔點(diǎn)

H點(diǎn)，純Cd(s)的熔點(diǎn)E點(diǎn)，Bi(s)+Cd(s)+l三相共存時(shí)的液相相點(diǎn)。因?yàn)镋點(diǎn)溫度均低于A點(diǎn)和H點(diǎn)的溫度，稱為低共熔點(diǎn)（eutecticpoint）。在該點(diǎn)析出的混合物稱為低共熔混合物（eutecticmixture）。它不是化合物，由兩相組成，只是混合得非常均勻。E點(diǎn)的溫度會(huì)隨外壓的改變而改變。2023/6/11第三頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三E點(diǎn)：a)共晶點(diǎn)；

b)三相共存時(shí)的液相相點(diǎn)；

c)最低共熔點(diǎn)。共晶體：1.組成同E點(diǎn)；2.復(fù)相組織；3.熔化溫度低，所以又稱最低共熔混合物。Cd-Bi二元相圖分析2023/6/11第四頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三Cd-Bi二元相圖分析有三條多相平衡曲線：1.ACE線，Bi(s)+l共存時(shí)，熔液組成線。2.HFE線，Cd(s)+l共存時(shí)，熔液組成線。3.BEM線，Bi(s)+Cd(s)+l三相平衡線，三個(gè)相的組成分別由B，E，M三個(gè)點(diǎn)表示。2023/6/11第五頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三Cd-Bi二元相圖分析圖上有4個(gè)相區(qū)：1.AEH線之上，熔液（l）單相區(qū)，2.ABE之內(nèi)，Bi(s)+l兩相區(qū)，3.HEM之內(nèi)，Cd(s)+l兩相區(qū)，4.BEM線以下，Bi(s)+Cd(s)兩相區(qū)，2023/6/11第六頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三Cd-Bi二元相圖分析質(zhì)量為W的體系P降溫過(guò)程中能夠析出多少純B，多少共晶體？杠桿規(guī)則的應(yīng)用2023/6/11第七頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三水-鹽相圖2023/6/11第八頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三溶解度法繪制水-鹽相圖以 體系為例，在不同溫度下測(cè)定鹽的溶解度，根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制出水-鹽的T-x圖。圖中有四個(gè)相區(qū)：LAN以上，溶液?jiǎn)蜗鄥^(qū)LAB之內(nèi)，冰+溶液兩相區(qū)

NAC以上， 和溶液兩相區(qū)BAC線以下，冰與 兩相區(qū)2023/6/11第九頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三溶解度法繪制水-鹽相圖2023/6/11第十頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三溶解度法繪制水-鹽相圖圖中有三條曲線：LA線冰+溶液兩相共存時(shí)，溶液的組成曲線，也稱為冰點(diǎn)下降曲線。AN線 +溶液兩相共存時(shí)，溶液的組成曲線，也稱為鹽的飽和溶度曲線。BAC線冰+ +溶液三相共存線。2023/6/11第十一頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三溶解度法繪制水-鹽相圖圖中有兩個(gè)特殊點(diǎn)：L點(diǎn)冰的熔點(diǎn)。鹽的熔點(diǎn)極高，受溶解度和水的沸點(diǎn)限制，在圖上無(wú)法標(biāo)出。A點(diǎn)冰+ +溶液三相共存點(diǎn)。溶液組成在A點(diǎn)以左者冷卻，先析出冰；在A點(diǎn)以右者冷卻，先析出 。2023/6/11第十二頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三水-鹽冷凍液在化工生產(chǎn)和科學(xué)研究中常要用到低溫浴，配制合適的水-鹽體系，可以得到不同的低溫冷凍液。例如：水鹽體系低共熔溫度252K218K262.5K257.8K在冬天，為防止路面結(jié)冰，撒上鹽，實(shí)際用的就是冰點(diǎn)下降原理。2023/6/11第十三頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三結(jié)晶法精制鹽類例如，將粗 鹽精制。首先將粗鹽溶解，加溫至353K，濾去不溶性雜質(zhì)，設(shè)這時(shí)物系點(diǎn)為S。冷卻至Q點(diǎn)，有精鹽析出。繼續(xù)降溫至R點(diǎn)（R點(diǎn)盡可能接近三相線，但要防止冰同時(shí)析出），過(guò)濾，得到純 晶體，濾液濃度相當(dāng)于y點(diǎn)。母液中的可溶性雜質(zhì)過(guò)一段時(shí)間要作處理，或換新溶劑。再升溫至O點(diǎn)，加入粗鹽，濾去固體雜質(zhì)，使物系點(diǎn)移到S點(diǎn)，再冷卻，如此重復(fù)，將粗鹽精制成精鹽。2023/6/11第十四頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三結(jié)晶法精制鹽類2023/6/11第十五頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三5.3.2.3應(yīng)用舉例混合物分離2023/6/11第十六頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三5.3.3液態(tài)完全互溶、固態(tài)完全互溶固溶體：固態(tài)溶液，兩組分的原子、分子大小相當(dāng)，晶體結(jié)構(gòu)相似，可以互相替代晶格中的位置。特點(diǎn)：a）為一相，存在濃度；

b）與固體混合物不同分類：完全互溶固溶體、

部分互溶固溶體。結(jié)構(gòu)：（1）置換式固溶體；如：康銅（60%Cu，40%Ni）（2）間隙式固溶體。---生成連續(xù)固溶體類型2023/6/11第十七頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三

以Au-Ag二元系為例。兩個(gè)組分在固態(tài)和液態(tài)時(shí)能彼此按任意比例互溶而不生成化合物，也沒(méi)有低共熔點(diǎn)，稱為完全互溶固溶體。Au-Ag，Cu-Ni，Co-Ni，NaCl-AgCl等體系屬于這種類型。5.3.3.1類型1:完全互溶固溶體的相圖2023/6/11第十八頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三5.3.3.1.1作圖---熱分析法b點(diǎn)：（1）相變點(diǎn)；（2）開(kāi)始凝固溫度點(diǎn)；（3）液相相點(diǎn)。c點(diǎn)：（1）相變點(diǎn)；（2）凝固結(jié)束溫度點(diǎn)；（3）（與液相共存的）α相相點(diǎn)。2023/6/11第十九頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三完全互溶固溶體的相圖2023/6/11第二十頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三5.3.3.1.2相圖分析（1）幾何結(jié)構(gòu)；（2）相態(tài)分析；（3）杠桿規(guī)則的應(yīng)用；（4）繪制冷卻曲線。扁豆型2023/6/11第二十一頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三完全互溶固溶體的相圖梭形區(qū)之上是熔液?jiǎn)蜗鄥^(qū)，之下是固體溶液（簡(jiǎn)稱固溶體）單相區(qū)，梭形區(qū)內(nèi)是固-液兩相共存，上面是液相組成線，下面是固相組成線。2023/6/11第二十二頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三完全互溶固溶體的相圖當(dāng)物系從A點(diǎn)冷卻，進(jìn)入兩相區(qū)，析出組成為B的固溶體。因?yàn)锳u的熔點(diǎn)比Ag高，固相中含Au較多，液相中含Ag較多。繼續(xù)冷卻，液相組成沿線變化，固相組成沿 線變化，在點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度以下，液相消失。2023/6/11第二十三頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三注意純物質(zhì)凝固溫度恒定；混合物凝固溫度不斷變化，有開(kāi)始凝固溫度及凝固終了溫度。一般，開(kāi)始凝固溫度即熔化終了溫度；凝固終了溫度即開(kāi)始熔化溫度。2023/6/11第二十四頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三偏析枝晶偏析固-液兩相不同于氣-液兩相，析出晶體時(shí)，不易與熔化物建立平衡，較早析出的晶體含高熔點(diǎn)組分較多，形成枝晶，后析出的晶體含低熔點(diǎn)組分較多，填充在最早析出的枝晶之間，這種現(xiàn)象稱為枝晶偏析。由于固相組織的不均勻性，會(huì)影響合金的性能。2023/6/11第二十五頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三退火退火為了使固相合金內(nèi)部組成更均一，就把合金加熱到接近熔點(diǎn)的溫度，保持一定時(shí)間，使內(nèi)部組分充分?jǐn)U散，趨于均一，然后緩慢冷卻，這種過(guò)程稱為退火。這是金屬工件制造工藝中的重要工序。2023/6/11第二十六頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三淬火淬火（quenching）在金屬熱處理過(guò)程中，使金屬突然冷卻，來(lái)不及發(fā)生相變，保持高溫時(shí)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，這種工序稱為淬火。例如，某些鋼鐵刀具經(jīng)淬火后可提高硬度。2023/6/11第二十七頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三淬火這是因?yàn)?/p>