物理化学经典课件相图

物理化学经典课件相图2023/2/26第一页，共二十八页，2022年，8月28日5.3.2.2相图分析（1）几何结构（2）相态分析（3）杠杆规则的应用2023/2/26第二页，共二十八页，2022年，8月28日Cd-Bi二元相图分析有三个特殊点：

A点，纯Bi(s)的熔点

H点，纯Cd(s)的熔点E点，Bi(s)+Cd(s)+l三相共存时的液相相点。因为E点温度均低于A点和H点的温度，称为低共熔点（eutecticpoint）。在该点析出的混合物称为低共熔混合物（eutecticmixture）。它不是化合物，由两相组成，只是混合得非常均匀。E点的温度会随外压的改变而改变。2023/2/26第三页，共二十八页，2022年，8月28日E点：a)共晶点；

b)三相共存时的液相相点；

c)最低共熔点。共晶体：1.组成同E点；2.复相组织；3.熔化温度低，所以又称最低共熔混合物。Cd-Bi二元相图分析2023/2/26第四页，共二十八页，2022年，8月28日Cd-Bi二元相图分析有三条多相平衡曲线：1.ACE线，Bi(s)+l共存时，熔液组成线。2.HFE线，Cd(s)+l共存时，熔液组成线。3.BEM线，Bi(s)+Cd(s)+l三相平衡线，三个相的组成分别由B，E，M三个点表示。2023/2/26第五页，共二十八页，2022年，8月28日Cd-Bi二元相图分析图上有4个相区：1.AEH线之上，熔液（l）单相区，2.ABE之内，Bi(s)+l两相区，3.HEM之内，Cd(s)+l两相区，4.BEM线以下，Bi(s)+Cd(s)两相区，2023/2/26第六页，共二十八页，2022年，8月28日Cd-Bi二元相图分析质量为W的体系P降温过程中能够析出多少纯B，多少共晶体？杠杆规则的应用2023/2/26第七页，共二十八页，2022年，8月28日水-盐相图2023/2/26第八页，共二十八页，2022年，8月28日溶解度法绘制水-盐相图以 体系为例，在不同温度下测定盐的溶解度，根据大量实验数据，绘制出水-盐的T-x图。图中有四个相区：LAN以上，溶液单相区LAB之内，冰+溶液两相区

NAC以上， 和溶液两相区BAC线以下，冰与 两相区2023/2/26第九页，共二十八页，2022年，8月28日溶解度法绘制水-盐相图2023/2/26第十页，共二十八页，2022年，8月28日溶解度法绘制水-盐相图图中有三条曲线：LA线冰+溶液两相共存时，溶液的组成曲线，也称为冰点下降曲线。AN线 +溶液两相共存时，溶液的组成曲线，也称为盐的饱和溶度曲线。BAC线冰+ +溶液三相共存线。2023/2/26第十一页，共二十八页，2022年，8月28日溶解度法绘制水-盐相图图中有两个特殊点：L点冰的熔点。盐的熔点极高，受溶解度和水的沸点限制，在图上无法标出。A点冰+ +溶液三相共存点。溶液组成在A点以左者冷却，先析出冰；在A点以右者冷却，先析出 。2023/2/26第十二页，共二十八页，2022年，8月28日水-盐冷冻液在化工生产和科学研究中常要用到低温浴，配制合适的水-盐体系，可以得到不同的低温冷冻液。例如：水盐体系低共熔温度252K218K262.5K257.8K在冬天，为防止路面结冰，撒上盐，实际用的就是冰点下降原理。2023/2/26第十三页，共二十八页，2022年，8月28日结晶法精制盐类例如，将粗 盐精制。首先将粗盐溶解，加温至353K，滤去不溶性杂质，设这时物系点为S。冷却至Q点，有精盐析出。继续降温至R点（R点尽可能接近三相线，但要防止冰同时析出），过滤，得到纯 晶体，滤液浓度相当于y点。母液中的可溶性杂质过一段时间要作处理，或换新溶剂。再升温至O点，加入粗盐，滤去固体杂质，使物系点移到S点，再冷却，如此重复，将粗盐精制成精盐。2023/2/26第十四页，共二十八页，2022年，8月28日结晶法精制盐类2023/2/26第十五页，共二十八页，2022年，8月28日5.3.2.3应用举例混合物分离2023/2/26第十六页，共二十八页，2022年，8月28日5.3.3液态完全互溶、固态完全互溶固溶体：固态溶液，两组分的原子、分子大小相当，晶体结构相似，可以互相替代晶格中的位置。特点：a）为一相，存在浓度；

b）与固体混合物不同分类：完全互溶固溶体、

部分互溶固溶体。结构：（1）置换式固溶体；如：康铜（60%Cu，40%Ni）（2）间隙式固溶体。---生成连续固溶体类型2023/2/26第十七页，共二十八页，2022年，8月28日

以Au-Ag二元系为例。两个组分在固态和液态时能彼此按任意比例互溶而不生成化合物，也没有低共熔点，称为完全互溶固溶体。Au-Ag，Cu-Ni，Co-Ni，NaCl-AgCl等体系属于这种类型。5.3.3.1类型1:完全互溶固溶体的相图2023/2/26第十八页，共二十八页，2022年，8月28日5.3.3.1.1作图---热分析法b点：（1）相变点；（2）开始凝固温度点；（3）液相相点。c点：（1）相变点；（2）凝固结束温度点；（3）（与液相共存的）α相相点。2023/2/26第十九页，共二十八页，2022年，8月28日完全互溶固溶体的相图2023/2/26第二十页，共二十八页，2022年，8月28日5.3.3.1.2相图分析（1）几何结构；（2）相态分析；（3）杠杆规则的应用；（4）绘制冷却曲线。扁豆型2023/2/26第二十一页，共二十八页，2022年，8月28日完全互溶固溶体的相图梭形区之上是熔液单相区，之下是固体溶液（简称固溶体）单相区，梭形区内是固-液两相共存，上面是液相组成线，下面是固相组成线。2023/2/26第二十二页，共二十八页，2022年，8月28日完全互溶固溶体的相图当物系从A点冷却，进入两相区，析出组成为B的固溶体。因为Au的熔点比Ag高，固相中含Au较多，液相中含Ag较多。继续冷却，液相组成沿线变化，固相组成沿 线变化，在点对应的温度以下，液相消失。2023/2/26第二十三页，共二十八页，2022年，8月28日注意纯物质凝固温度恒定；混合物凝固温度不断变化，有开始凝固温度及凝固终了温度。一般，开始凝固温度即熔化终了温度；凝固终了温度即开始熔化温度。2023/2/26第二十四页，共二十八页，2022年，8月28日偏析枝晶偏析固-液两相不同于气-液两相，析出晶体时，不易与熔化物建立平衡，较早析出的晶体含高熔点组分较多，形成枝晶，后析出的晶体含低熔点组分较多，填充在最早析出的枝晶之间，这种现象称为枝晶偏析。由于固相组织的不均匀性，会影响合金的性能。2023/2/26第二十五页，共二十八页，2022年，8月28日退火退火为了使固相合金内部组成更均一，就把合金加热到接近熔点的温度，保持一定时间，使内部组分充分扩散，趋于均一，然后缓慢冷却，这种过程称为退火。这是金属工件制造工艺中的重要工序。2023/2/26第二十六页，共二十八页，2022年，8月28日淬火淬火（quenching）在金属热处理过程中，使金属突然冷却，来不及发生相变，保持高温时的结构状态，这种工序称为淬火。例如，某些钢铁刀具经淬火后可提高硬度。2023/2/26第二十七页，共二十八页，2022年，8月28日淬火这是因为