相图基本知识一元相课件

材料科学基础秦文静60215746qq:78976819E-mail：wjqin@材料科学基础秦文静注意事项考勤以随机点名、随堂测验作为考勤，三次不到取消考试资格作业

作为平时成绩的参考考试无划重点课堂纪律请尽量不要迟到早退，课堂上不许喧哗课代表注意事项考勤2学习工作考研毕业报考材料学科的研究生的专业课材料学科的基础课程的重中之重重要的指导意义重要保障材料科学基础学习工作考研毕业报考材料学科的研究生的专业课材料学科的基础重3教学大纲相平衡与相图相图基本知识合金相图，共晶相图包晶相图，其他类型相图铁碳相图铁碳相图三元相图教学大纲相平衡与相图4教学大纲凝固纯金属凝固，均匀形核非均匀形核固溶体结晶溶质浓度分布，合金的成分过冷主要凝固组织，共晶合金的凝固共晶形成机制，非平衡凝固教学大纲凝固5教学大纲固态相变固态相变形核与长大过饱和固溶体分解共析转变马氏体转变贝氏体转变教学大纲固态相变6教学大纲材料的变形与再结晶单晶体的塑性变形多晶体的塑性变形材料的加工硬化冷变形金属的回复与再结晶教学大纲材料的变形与再结晶7本节大纲相与组元2相平衡3自由度与相律4单元系相图5背景知识1相图基本知识本节大纲相与组元2相平衡3自由度与相律4单元系相图5背景知识8背景知识宏观性能取决于微观结构背景知识宏观性能取决于微观结构9背景知识

材料的性能决定于内部的组织结构C无定形碳石墨金刚石背景知识材料的性能决定于内部的组织结构C无定形碳石墨金刚石10相与组元

材料由基本的相所组成相是在一个体系中，结构相同，成分和性能均一，并以界面相互分开的均匀部分。不同相之间必有界面分开（相界面），在相界面处的物质的性能发生突变。（晶界）相可以是单质，也可以是化合物气体液体固体同素异晶体相与组元材料由基本的相所组成11相与组元

材料的整体性能取决于存在相的数目它们的相对量各相的成分与结构相的尺寸和空间分布

材料的相依赖于整体成分温度和压力等变量相与组元材料的整体性能取决于12相与组元

组元构成材料的最简单、最基本、可以独立存在的物质将既不分解也不发生化学反应的稳定化合物也视为一种组元元素（Fe，Si，C……）计量化合物（NaCl，Li2O，Si3N4……）一元系、二元系、三元系及多元系统相与组元组元13相与组元水苏打水冰水冰苏打水一元系H2O单相液二元系H2OCO2两相气液一元系H2O两相液固二元系H2OCO2

三相气液固相与组元水苏打水冰水冰苏打水一元系H2O二元系H2O14相平衡

相平衡每一个组元在各相中的化学势相等是多相系统处于热力学平衡的必要条件，也是其相平衡的必要条件（证明过程略）机械平衡热平衡化学平衡化学热力学平衡各相相平衡化学势各组元相平衡相平衡机械平衡热平衡化学平衡化学热力学平衡各相相平衡15相平衡相平衡宏观上系统中参与相变过程的各相长时间不再互相转化（指成分和相对量）时所达到的平衡。相平衡属于动态平衡，微观上组元不停地通过各相界面进行迁移的速度相等。相变：一个相转变为其它相的过程。相平衡相平衡16自由度与相律自由度在平衡系统中独立可变的因素温度、压力、相的成分自由度数f：自由度的最大数目水：温度、压力f=2自由度与相律自由度17自由度与相律相律表示在平衡条件下，系统的自由度数、组元数和相数之间的关系，是系统的平衡条件的数学表达式。相律数学表达式：f=c-p+n

p：平衡相数；c：体系的组元数；f：体系自由度数；n：温度和压力等因素注：平衡状态下f≥0；p≥1若f＜0系统处于非平衡状态自由度与相律相律18自由度与相律纯金属（恒压下）：当只有单相存在时：f=1-1+1=1，其自由度数为1，即温度是可以独立改变的；当自由度f=0时：0=1-p+1即p=2，纯金属可以（液－固）两相平衡共存，此时为恒温状态。自由度与相律纯金属（恒压下）：19自由度与相律二元系金属（恒压下）：两相平衡：f=2-2+1=1，其自由度数为1，说明有一个可变因素，表明它在一定（T）范围内结晶；三相平衡：f=2-3+1=0，此时温度恒定，三相成分恒定不变，各因素恒定。自由度与相律二元系金属（恒压下）：20单元系相图

单元系组元数c=1f=c-p+2=3-pp=1f=2;p=2f=1;p=3f=0水的相图单元系相图单元系组元数c=121单元系相图纯铁