第3章二组元材料的热力学

1、第3章二组元材料的热力学第3章 二组元材料的热力学 3.1 两相平衡两相平衡的基本判据即平衡态判据（Equilibrium state criterion）是体系的Gibbs自由能为极小值（min），即第3章 二组元材料的热力学 3.1 两相平衡A-B二元系，在P、T一定时，如图3.1所示，在a与g 两相平衡共存的状态下，根据平衡态判据应该有：第3章 二组元材料的热力学 3.1 两相平衡如图3.2（见下页）所示，两相平衡的化学势相等条件也称作公切线法则(Common tangent law)：平衡两相的摩尔自由能曲线公切线的切点成分是两相平衡成分，两切点之间成分的体系（合金）处于两相平衡状态。

2、第3章 二组元材料的热力学 3.2 固-液两相平衡A-B二元系固-液两相（a -L）平衡的条件为：第3章 二组元材料的热力学 3.2 固-液两相平衡当固、液两相均用正规溶体近似描述时，固-液两相的化学势可以获得具体表达式，因此可以获得液-固相线的方程式。两相的化学势为：第3章 二组元材料的热力学 3.2 固-液两相平衡如图3.3所示，当温度处于熔点TA附近时，可以认为第3章 二组元材料的热力学 3.2 固-液两相平衡图3.3第3章 二组元材料的热力学 3.2 固-液两相平衡图3.3第3章 二组元材料的热力学 3.3 溶解度曲线以A为溶剂，以B为溶质的溶体相A(B)中第二相是纯组元B，即B中不溶

3、解组元A。此时的两相平衡分析如图3.9所示。如果把固溶体相称做a相，而组元B与溶体结构不同，称作b相，则两相平衡时应有3.3.1 第二相为纯组元时的溶解度第3章 二组元材料的热力学 3.3 溶解度曲线应该指出，无论用怎样的溶体模型，化学势的一般形式为3.3.1 第二相为纯组元时的溶解度第3章 二组元材料的热力学 3.3 溶解度曲线纯组元在固溶体中的溶解度的热力学分析3.3.1 第二相为纯组元时的溶解度第3章 二组元材料的热力学 3.3 溶解度曲线对于溶解度不大的稀溶体， ，溶解度公式可以得到简化。此时第一个指数项可看做是与温度无关的熵因子K (Entropy factor)，即3.3.1 第二

4、相为纯组元时的溶解度第3章 二组元材料的热力学 3.3 溶解度曲线图3.10给出了按式（3.15）整理的Al基稀溶体中溶质溶解度的实测结果与各溶质的熵因子K。3.3.1 第二相为纯组元时的溶解度第3章 二组元材料的热力学 3.3 溶解度曲线如图3.11所示，若A-B二元系中存在化合物中间相AmBn(q)，则溶体相a与化合物相q的平衡条件为3.3.2 第二相为化合物时的溶解度 第3章 二组元材料的热力学 3.3 溶解度曲线图3.11 3.3.2 第二相为化合物时的溶解度 第3章 二组元材料的热力学 3.3 溶解度曲线当溶体为稀溶体时，即 时，溶解度为3.3.2 第二相为化合物时的溶解度 第3章

5、二组元材料的热力学 3.4 固溶体间的相平衡实际材料中的两相均为固溶体，而且相互间处于平衡状态的例子也很常见。高强度高拉伸性能的3-7黄铜等金属材料都是典型实例。如果A-B二元系中的两种固溶体a 和 b 相均为以A为基的固溶体当a / b 平衡时，该两相的化学势相等，即第3章 二组元材料的热力学 3.4 固溶体间的相平衡溶体中组元i的化学势的一般表达式如下如果溶体摩尔自由能用正规溶体近似描述，则化学势过剩项Ei可写成第3章 二组元材料的热力学 3.4 固溶体间的相平衡第3章 二组元材料的热力学 3.5 相稳定化参数众所周知，按对Fe-M二元合金中g 相区的影响可以把M组元分为两类，即扩大g 相区的和缩小（或封闭）g 相区的，参见图3.13。这是由M组元的奥氏体稳定化参数决定的。各合金元素的奥氏体稳定化参数的数值 如表3.2所示。第3章 二组元材料的热力学 3.5 相稳定化参数图3.13第3章 二组元材料的热力学 3.5 相稳定化参数fcc结构的元素大都属于 former（奥氏体形成元素），下面通过图解做进一步说明。如图3.14中former分