10相平衡.ppt

1、2020/7/9,理想溶液在全部的浓度范围内，每一组分的蒸气分压都遵循拉乌尔定律，蒸气压与液相组成成直线关系； 真实溶液中每一组分的蒸气分压对拉乌尔定律都有偏差，所以，蒸气压与液相组成不成直线关系 。,6.3.2二组分真实液态混合物的气-液平衡相图,2020/7/9,2020/7/9,一般正偏差的系统,如图所示，是对拉乌尔定律发生正偏差的情况，虚线为理论值，实线为实验值。真实的蒸气压大于理论计算值。,2020/7/9,如图所示，是对拉乌尔定律发生负偏差的情况，虚线为理论值，实线为实验值。真实的蒸气压小于理论计算值。,一般负偏差系统,2020/7/9,最大正偏差系统 蒸气压出现最大值。,2020

2、/7/9,最大负偏差系统 蒸气压出现最小值。,2020/7/9,2.压力-组成图,一般正偏差系统,一般负偏差系统,2020/7/9,2.压力-组成图,最大正偏差系统,理想溶液p-x图中液相线是直线；最大正偏差的真实溶液的 p-x图液相线不是直线，而是有最高点的曲线。此点也为气相线的最高点。即液相线和气相线在最高点相切,2020/7/9,2.压力-组成图,最大正偏差系统,最大负偏差系统,2020/7/9,2.压力-组成图,最大正偏差系统,在最高点，气液两相组成相同，蒸气总压最大，该组成的溶液最易挥发,在溶液中加入某组分，蒸气总压增加，则该组分在气相中的含量大于它在液相中的含量。,2020/7/9

3、,3.温度-组成图,最大正偏差系统 t-x 图,最大正偏差系统的 t-x 图上出现最低点,最大正偏差系统 p-x 图,最大正偏差系统的 p-x 图上出现最高点,2020/7/9,3.温度-组成图,最大正偏差系统,最低恒沸点 恒沸混合物,在最低点，气相线和液相线相切，此点所对应组成的溶液沸腾，产生的气相与液相具有相同组成，故沸腾时温度恒定，这一温度又是溶液沸腾的最低温度，所以称为最低恒沸点，该组成的溶液又称为恒沸混合物，,2020/7/9,3.温度-组成图,最大正偏差系统,最低恒沸点 恒沸混合物,恒沸混合物的组成取决于压力，压力一定，恒沸混合物的组成一定；压力该变，恒沸混合物的组成就要改变；甚至

4、恒沸点可以消失，气相线和液相线不再相交。这说明恒沸混合物不是一种化合物,F=0,2020/7/9,最大正偏差系统,因为恒沸混合物在恒沸点达到气、液平衡时，气相组成和液相组成相同，部分气化和部分液化均不能改变混合物的组成,所以用蒸馏或精馏的方法就不能使恒沸混合物分离,xh,系统总组成在 0-xh 之间 ， 则精馏的结果可得到纯A和恒沸混合物 h,系统总组成在 xh-1.0 之间 ， 则精馏的结果可得到？,例.已知苯-乙醇双液体系中，苯的沸点是353.3K, 乙醇的沸点是351.6K, 两者的共沸组成为：含乙醇0.475(摩尔分数)，沸点为341.2K。 今有含乙醇0.775的苯溶液，在达到气、液

5、平衡后，气相中含乙醇为 yB ，液相中含乙醇为 xB 。 yB ( or = or ) xB ？,例.如上题， 若将上述溶液精馏，则能得到： ( ) A. 纯苯和纯乙醇 B. 纯苯和恒沸混合物 C. 纯乙醇和恒沸混合物， D. B和C的含量之比不变,2020/7/9,6.3.3 二组分液态部分互溶系统及完全不互溶系统的气-液平衡相图,部分互溶液体的相互溶解度 共轭溶液的饱和蒸气压 部分互溶系统的温度-组成图 完全不互溶系统的温度-组成图,2020/7/9,一. 部分互溶双液系相图,1.液-液平衡相图的绘制溶解度法,部分互溶的液-液平衡相图的绘制,可采用测定不同温度下,两液体的相互溶解度而绘制,

6、当两种液体性质相差较大时,只能部分溶解,若压力足够高，在一定温度范围内不产生气相，则为部分互溶的液-液平衡,2020/7/9,A(B) wB=8.5%,一. 部分互溶双液系相图,1.液-液平衡相图的绘制溶解度法,20,以足够压力下水(A)-异丁醇(B)二组分系统为例：,相互平衡的 两个溶液， 称为共轭溶液,2020/7/9,一. 部分互溶双液系相图,液-液平衡，F=2-2+1=1 ，两个饱和溶液的组成都是温度的函数。则温度一定，两个饱和溶液的组成都确定。,足够压力下 25时水(A)-异丁醇(B)二组分系统：,因此，进一步增加异丁醇，不会改变两液层的浓度，只改变两液层的相对数量，上层增的，下层减

7、少；并可根据杠杆规则计算。,2020/7/9,一. 部分互溶双液系相图,足够压力下水(A)- 异丁醇(B)二组分系统：,逐渐升高温度，测定不同温度下的两共轭溶液组成,20,T1,T2,即可作出水(A)- 异丁醇(B)二组分系 统液-液平衡相图,2020/7/9,一. 部分互溶双液系相图,相图表示出温度升高，两共轭溶液组成的变化情况,液相部分互溶液液平衡相图,CK是异丁醇在水相中的溶解度随温度的变化曲线,DK是水在醇相中的溶解度随温度的变化曲线,DK、CK溶解度曲线,TK=132.8 时DK、 CK汇合于K点最高会溶点,2020/7/9,一. 部分互溶双液系相图,液相部分互溶液液平衡相图,TK=

8、132.8 ， K点 最高会溶点,K点以上，水和异丁醇在全部的浓度范围内完全混溶,I区单一的液相(溶液),II区系统分成相互平衡的两液层 (共轭溶液),如系统状态点为K点(系统点) 系统就分成C、D两个液相,C,D,2020/7/9,一. 部分互溶双液系相图,液相部分互溶液液平衡相图,I区 单一的液相(溶液),II区系统分成相互平衡的两液层 (共轭溶液),F =C-P+1=2-1+1=2,T与浓度均为独立变量,F =C-P+1=2-2+1=1,只有T一个独立变量,2020/7/9,一. 部分互溶双液系相图,液相部分互溶液液平衡相图,如系统状态点为K点(系统点) 系统就分成C、D两个液相,I区,

9、CK线上,II 区,DK线上,I区,2020/7/9,2020/7/9,一. 部分互溶双液系相图,水-苯胺系统,B点温度称为高临界会溶温度。温度高于TB，水和苯胺无限混溶。,下层是水中饱和了苯胺，溶解度情况如图中左半支所示；上层是苯胺中饱和了水，溶解度情况如图中右半支所示。升高温度，彼此的溶解度都增加。到达B点，界面消失，成为单一液相。,(1)具有最高会溶温度,2020/7/9,在TB温度(291.2K)以下，两者可以任意比例互溶，升高温度，互溶度下降，出现分层。,一. 部分互溶双液系相图,（2）具有低会溶温度,水-三乙基胺的溶解度图如图所示。,TB以下是单一液相区，以上是两相区。,2020/

10、7/9,(3)同时具有最高、 最低会溶温度,如图所示是水和烟碱的溶解度图,形成一个完全封闭的溶度曲线，曲线之内是两液相区。,2020/7/9,(4)不具有会溶温度,乙醚与水组成的双液系，在它们能以液相存在的温度区间内，一直是彼此部分互溶，不具有会溶温度。,2020/7/9,2. 液相部分互溶双液系气液平衡相图,当超过最高会溶温度后继续升温，系统的蒸气压增大，最后将等于外界气压，液相蒸发从而出现气相。,.部分互溶系统的 温度-组成图,2020/7/9,压力对液液平衡影响较小，对气-液平衡影响却很大。当压力减小，气-液平衡曲线会显著的下降；,当压力降低到一定程度时，气-液平衡曲线和液-液平衡曲线相

11、交。此时，相图具有特殊形状,2020/7/9,部分互溶气液系统T-x图,2020/7/9,.部分互溶系统的温度-组成图,（1）气相组成介于两液相组成之间的系统,部分互溶气液系统T-x图,g+L2,相图可看作两部分构成：气-液平衡和液-液平衡,g+L1,上半部类似最低恒沸点气液平衡相图，当温度降到TE时，液相由于不能完全互溶而分为两相(L1相和L2相)。 气相、L1和L2三相平衡共存,2020/7/9,（1）气相组成介于两液相组成之间的系统,部分互溶气液系统T-x图,L1+L2,g+L2,g+L1,下半部类似于部分互溶双液系的液液平衡的T-x 图。当温度升到TE时，两液层上蒸气压等于外压，两液层

12、同时沸腾，也出现气相、L1和L2三相平衡共存。 对应的温度TE称为共沸温度,2020/7/9,.部分互溶系统的温度-组成图,部分互溶气液系统T-x图,L1+L2,g+L2,g+L1,2020/7/9,.部分互溶系统的温度-组成图,部分互溶气液系统T-x图,L1+L2,g+L2,g+L1,A点：纯A的沸点 B点：纯B的沸点,BN及AM线: 气液平衡时液相线 BE及AE线: 气液平衡时气相线 (气相组成与温度关系曲线),MM 及NN线： 液液平衡的溶解度曲线。,表示两种共轭溶液的 浓度随T的变化关系。,2020/7/9,.部分互溶系统的温度-组成图,部分互溶气液系统T-x图,L1+L2,g+L2,

13、g+L1,MEN： 三相平衡线,二元相图中的水平线段都是三相平衡线,2020/7/9,.部分互溶系统的温度-组成图,部分互溶气液系统T-x图,L1+L2,g+L2,g+L1,MEN： 三相平衡线,三相平衡时F=0；M、E、N三点均不能任意变动，(组成和温度皆不改变，特定T下才出现三相平衡),连接三相点的线段叫作三相平衡线，对应的温度TE称为共沸温度。物系点落于三相线上，二液层同时沸腾，产生组成固定为xE的蒸气。,M,E,N 代表三相的相点,2020/7/9,.部分互溶系统的温度-组成图,三相平衡 l 1 +l 2 g F =23+1=0,共轭溶液沸腾时，气相组成在两液相组成之间，共轭溶液的共沸

14、温度低于两纯组分的沸点。,2020/7/9,.部分互溶系统的温度-组成图,部分互溶气液系统T-x图,L1+L2,g+L2,相变过程分析:,g+L1,a,b,c,系统点为 a ，沿ac 加热,a 点：L1+L2 二共轭液相,T ：L1 的组成沿MM变化 L2 的组成沿NN变化,T TE：L1 +L2 同时沸腾 ，产生组成为 xE 的蒸气，三相平衡共存,L1L2 g( E),2020/7/9,.部分互溶系统的温度-组成图,部分互溶气液系统T-x图,L1+L2,g+L2,相变过程分析:,g+L1,a,b,c,问：L1+L2 蒸发为气体 的过程中，温度是否改变？,L1L2 g( E),F=3-P=3-

15、3=0,F=0 说明是一个无独立变量系统，温度不会改变，除非某一相消失。,2020/7/9,.部分互溶系统的温度-组成图,部分互溶气液系统T-x图,L1+L2,g+L2,相变过程分析:,g+L1,a,b,c,问：系统点为 a 的蒸发为气体过程中， L1和L2 哪一个先消失？,L1L2 g( E),系统点离开三相线MEN 后进入 g+L2 两相区，故L1消失,bc 的过程中，T不断，L2 不断蒸发为g ，两相的组成和数量不断改变,2020/7/9,.部分互溶系统的温度-组成图,部分互溶气液系统T-x图,L1+L2,g+L2,g+L1,d,h,c,系统点为 d的物系，升温过程相变过程分析：,L1L

16、2 g( E),不同：L2 和 L1同时消失,系统点为 h 的物系，升温过程相变过程自行分析。,T TE：L1 +L2 同时沸腾 ，产生组成为 xE 的蒸气，三相平衡共存,a,2020/7/9,.部分互溶系统的温度-组成图,（2）气相组成位于两液相组成的同一侧的系统,L1+L2,g+L2,g+L1,b,c,2020/7/9,.部分互溶系统的温度-组成图,（2）气相组成位于两液相组成的同一侧的系统,共轭溶液沸腾时，气相组成在两液相组成的同一侧，共轭溶液的共沸温度位于两纯组分的沸点之间。 三相平衡： l1 g + l2,2020/7/9,二.完全不互溶系统的温度-组成图,不互溶双液系的特点,如果A

17、，B 两种液体彼此互溶程度极小，以致可忽略不计。则A与B共存时，各组分的蒸气压与单独存在时一样，液面上的总蒸气压等于两纯组分饱和蒸气压之和,当两种液体共存时，不管其相对数量如何，其总蒸气压恒大于任一组分的蒸气压，而沸点则恒低于任一组分的沸点。当P=Pamb时，两液体同时沸腾，称共沸点。,通常在水银的表面盖一层水，企图减少汞蒸气，其实是徒劳的。,即：,2020/7/9,二.完全不互溶系统的温度-组成图,图13. 完全不互溶系统气-液平衡温度压力图,2020/7/9,部分互溶气液系统 T-x图,L1+L2,g+L2,g+L1,完全不互溶气液系统 T-x图,2020/7/9,二.完全不互溶系统的温度

18、-组成图,1.相图的分析,TA点：纯A液体沸点,TB点：纯B液体沸点,三个两相区：,ACB,一个单相区 g,一条三相平衡线：,2020/7/9,二.完全不互溶系统的温度-组成图,共沸点时，A(l) + B(l) g ，F=23+1=0 水蒸气蒸馏就是利用共沸点低于两纯液体沸点，来分离提纯物质。,ACB三相线 该温度为共沸点,在c点:,2020/7/9,二组分气-液相图总结,g,l,l,g,A,B,A,B,2020/7/9,6.4二组分固态完全不互溶凝聚系统相图,压力 P 对凝聚系统的影响很小，可忽略,F=2-P1=3-P,二组分系统固液相图分类,液态:a.完全互溶，b.部分互溶，c.完全不互溶

19、 固态：a.完全互溶，即固熔体 b.部分互溶 c.完全不互溶 形成简单低共熔混合物 生成化合物（稳定的、不稳定的）,只讨论液相完全互溶的体系,2020/7/9,6.4 二组分固态完全不互溶凝聚系统相图,固态完全不互溶系统相图,1.相图的分析,P点：纯A固体熔点,Q点：纯B固体熔点,一个单相区 L,三个两相区：,一条三相平衡线：,S1LS2,2020/7/9,6.4 二组分固态完全不互溶凝聚系统相图,固态完全不互溶系统相图,1.相图的分析,2020/7/9,6.4 二组分固态完全不互溶凝聚系统相图,固态完全不互溶系统相图,1.相图的分析,PL线：,A的凝固点降低曲线,QL线：,B的凝固点降低曲线

20、,系统状态点落在PL线上，析出纯固体A；落在QL线上，析出纯固体B,系统状态点落在 L点，同 时析出纯固体A和纯固体B 的机械混合物，为两相,2020/7/9,6.4 二组分固态完全不互溶凝聚系统相图,固态完全不互溶系统相图,S 1 + S 2 L,1.相图的分析,PL线：,A的凝固点降低曲线,QL线：,B的凝固点降低曲线,L点是PL线和QL线的交点，状态为L的液相对固体A 和固体B均达到饱和，则按杠杆规则的比例同时析出固体A和B，称为共晶转变，L点为共晶点,2020/7/9,6.4 二组分固态完全不互溶凝聚系统相图,固态完全不互溶系统相图,1.相图的分析,固体A和固体B的机械 混合物，在加热

21、到 TL时可以同时熔化,低共熔点,该温度是液相能够存在 的最低温度，也是固体A 和固体B能够同时熔化的 最低温度,组成为xL的两相固体混合物称为最低共熔混合物,2020/7/9,6.4 二组分固态完全不互溶凝聚系统相图,固态完全不互溶系统相图,相变过程分析：,a,e,S,L,b,c,d,2020/7/9,水-盐类系统相图,L,L+(NH4)2SO4 (s),L+H2O(S),H2O(S) +(NH4)2SO4 (s),2020/7/9,水-盐类系统相图,L, PE 冰点下降线；水- 溶液两相共存时， 溶液的组成曲线,L+H2O(S),H2O(S) +(NH4)2SO4 (s),L+(NH4)2

22、SO4 (s),2020/7/9,水-盐类系统相图,L, QE 盐的饱和溶解度曲线； (NH4)2SO4 (s) -溶液 两相共存时， 溶液的组成曲线,L+H2O(S),H2O(S) +(NH4)2SO4 (s),L+(NH4)2SO4 (s),2020/7/9,水-盐类系统相图,39.75%,L,L+(NH4)2SO4 (s),L+H2O(S),H2O(S) +(NH4)2SO4 (s),2020/7/9,2.热分析法绘制凝聚系统相图,热分析法绘制低共熔相图,基本原理：二组分系统 C=2，压力影响很小，可不考虑,P=1， F*=21+1=2 双变量系统,P=2， F*=1 单变量系统,P=3

23、， F*=0 无变量系统,首先将不同组成的固体混合物加热熔化，记录熔融液冷却过程中温度随时间的变化曲线，即步冷曲线。,2020/7/9,2.热分析法绘制凝聚系统相图,P=2，F*=1 单变量系统,P=3, F*=0 无变量系统,系统温度高于环境温度，与环境换 热， 单纯冷却过程(单纯PVT变化) 系统温度连续变化，步冷曲线平滑；,当系统有新相凝聚，液体凝固向外放热，放出相变潜热 Q2; 抵偿系统与环境交换的热量，而使温度变化速度减慢或停止，步冷曲线的斜率改变，出现拐点或平台。,P=2, F=1，出现拐点；P=3, F=0 ，出现水平线段。据此在T-x图上标出对应的位置，得到低共熔T-x图。,Q

24、1=m.c. T,Q2= - fusH,2020/7/9,液体Bi完全凝固，系统温度才会下降 F=1-1+1=1,A1,Bi - Cd凝聚系统的步冷曲线和相图绘制,A (Cd 0% ); B (Cd 20%) ; C (Cd 40%) ; D (Cd 70%) ;E (Cd 100%),A,A (Cd 0% )步冷曲线分析:,冷却到Bi的凝固点273( A1) ，Bi开始从液相中析出，出现固-液两相平衡。根据相律 F=1-2+1=0，因此液体凝固过程温度保持不变，步冷曲线在273时出现平台。,从热平衡角度看，系统冷却向外 散热完全由相变热效应提供,2020/7/9,Cd完全凝固， F=1-1+

25、1=1 温度才继续下降,Bi - Cd凝聚系统的不冷曲线和相图绘制,A (Cd 0% ); B (Cd 20%) ; C (Cd 40%) ; D (Cd 70%) ;E (Cd 100%),A,E,E (Cd 100% )步冷曲线分析:,Cd的凝固点323， 单组分系统固-液两相平衡。 F=1-2+1=0， 步冷曲线在323出现平台,2020/7/9,Bi - Cd凝聚系统的不冷曲线和相图绘制,A (Cd 0% ); B (Cd 20%) ; C (Cd 40%) ; D (Cd 70%) ;E (Cd 100%),A,B,B (Cd 20 % )步冷曲线分析:,E,加入Cd，Bi凝固点降低

26、。冷却到 B1 点，Bi开始从液相中析出，出现固-液两相平衡。 F=2-2+1=1 凝固过程温度可以变化。,固体Bi的析出，相变过程有相变潜热，使系统降温速度变慢，因而步冷曲线的斜率变小，出现拐点,B1,2020/7/9,冷却 到B2 点，固体 Cd 开始与 Bi 一起从液相中析出，出现固-固-液三相平衡 相律 F=2-3+1=0 温度不能变化，平台。,B1,B2,Bi - Cd凝聚系统的不冷曲线和相图绘制,A (Cd 0% ); B (Cd 20%) ; C (Cd 40%) ; D (Cd 70%) ;E (Cd 100%),A,B,B (Cd 20 % )步冷曲线分析:,E,只要有液相存

27、在，温度就不会再改变，步冷曲线出现平台，同时液相组成也不变,水平段析出的固体是Bi和Cd的低共熔混合物，温度即是低共熔点140,2020/7/9,二组分凝聚系统三相平衡， F=2-3+1=0，步冷曲线平台,二组分凝聚系统两相平衡， F=2-2+1=1，步冷曲线拐点,Bi - Cd凝聚系统的不冷曲线和相图绘制,A (Cd 0% ); B (Cd 20%) ; C (Cd 40%) ; D (Cd 70%) ;E (Cd 100%),A,B,E,二组分凝聚系统的步冷曲线出现拐点，表示发生相变，且为二相平衡；出现平台，三相平衡 。,2020/7/9,D2,D1,Bi - Cd凝聚系统的不冷曲线和相图

28、绘制,A (Cd 0% ); B (Cd 20%) ; C (Cd 40%) ; D (Cd 70%) ;E (Cd 100%),A,B,D,E,D (Cd 70% )步冷曲线分析同上,D1 点有Cd析出，发生相变，且两相平衡，拐点,D2 点有Bi和Cd一起析出，三相平衡，平台,水平段析出的固体是Bi和Cd的低共熔混合物，温度即是低共熔点 140,2020/7/9,C1,Bi - Cd凝聚系统的不冷曲线和相图绘制,A (Cd 0% ); B (Cd 20%) ; C (Cd 40%) ; D (Cd 70%) ;E (Cd 100%),A,B,D,E,C (Cd 40% )步冷曲线分析：,Cd

29、 40% 的组成是Bi-Cd 低共熔混合物的组成， 液相开始凝固时，析出固体Bi和Cd低共熔混合物。,C,步冷曲线上只出现平台； 不出现拐点，说明？,直接进入三相平衡， 线上只出现平台； 没有两相平衡不出现拐点,2020/7/9,相律对步冷曲线的解释,研究步冷曲线的理论基础是相律。由相律可知在相变发生时，步冷曲线上是出现拐点还是平台。,(1)若C=1 ,P=1, 则F=1-1+1=1 , 单组分单相系统的温度可独立变化；步冷曲线平滑。若C=1 ,P=2, 则F=1-2+1=0 , 单组分系统两相平衡共存，温度不随时间改变，dT/dt=0 ，平台。,(3)若C=2,P=3 , F=2-3+1=0

30、 , 二组分系统三相平衡共存，温度不随时间的推移而改变，dT/dt=0 ，平台,(2)二组分二相平衡系统C=2,P=2 , F=2-2+1=1, 还有一个独立变量，温度可变动；但温度降低速率减慢，拐点,2020/7/9,Bi-Cd凝聚系统的不冷曲线和相图绘制,由步冷曲线绘制T-x 相图,A1,B1,C1,D1,D2,E1,2020/7/9,Bi-Cd凝聚系统的不冷曲线和相图绘制,Bi的凝固点降低曲线,Cd的凝固点降低曲线,2020/7/9,6.5 固态完全互溶凝聚系统相图,两个组分在固态和液态时能彼此按任意比例互溶，为 完全互溶固溶体。 如Au-Ag，Cu-Ni,Au-Ag相图为例， 上面是液

31、相组成线 或凝固线 下面是固相组成线 或熔点线,2020/7/9,6.5 固态完全互溶凝聚系统相图,继续冷却液相组成 沿液相线变化； 固相组成沿固相线 变化；在B2点对应 的温度下液相消失。,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。,2020/7/9,6.5 固态完全互溶凝聚系统相图,2020/7/9,固溶体熔点出现最低点或最高点,两种组分粒子大小和 晶体结构不完全相同时 它们的T-x图上会出现 最低熔点或最高熔点。,例如： 等系统会出现最低点。 出现最高点的系统较少。,2020/7/9,枝晶偏析,如果冷却速度不是很慢，固体呈枝状析

32、出：先析出的晶体形成“枝状”，其中高熔点组分含量较高；接着析出的晶体长在枝间，高熔点组分的含量有所降低；最后析出的晶体填充空隙，高熔点组分的含量就更低。这种现象称为“枝晶偏析”。,固相中粒子的扩散很缓慢。固熔体内部的传质过程也很慢；因此固熔体系只有极端缓慢降温或加热，体系才能处于传质平衡状态，体系状态才与按相图分析的情况一致；要求冷却或加热过程速度足够慢，才能保证整个过程中固相和液相尽量达到平衡,2020/7/9,枝晶偏析,“枝晶偏析”形成的枝状结构，固相组织的不均匀，常会影响材料的弹性、韧性、强度等机械性能。在制造合金材料时，为了克服枝晶偏析造成的性能方面的缺陷，使固相的组成能较均匀，通常将

33、已凝固的合金重新加热到接近熔化而尚未熔化的高温，并在此温度保持一段时间，使固相内部各组分进行扩散，固相组织的变得均匀，趋于平衡。这种热处理工艺称为“退火”，它是金属工件制造工艺过程中一个重要工序。,2020/7/9,区域熔炼,2020/7/9,两个组分在液态可无限混溶，而在固态只能部分互溶，形成类似于部分互溶双液系的气液平衡相图。,介绍两种类型：,(1)有一低共熔点，(2)有一转熔温度,6.6 二组分固态部分互溶液-固平衡相图,2020/7/9,二组分系统相图几条规律:,水平线代表三相线(水平线与其他线的三个交点即为三相的相点),两相区共存的两相由左右相邻相区确定,固熔体的特征为：围成固熔体的

34、不规则图形内无任何水平线。,2020/7/9,1.固态部分互溶系统有低共熔点相图,(1) 相图分析,在相图上有三个单相区：,AEB线以上，熔化物L AJF以左， 固溶体S1 BCG以右， 固溶体S2,S1 ：B溶于A的固溶体 S2：A溶于B的固溶体）,固熔体的特征： 围成固熔体的 不规则相区内 无任何水平线。,2020/7/9,1.固态部分互溶系统有低共熔点相图,(1) 相图分析,有三个两相区：,AEJ区， L +S1 BEC区， L +S2 FJECG区，S1+S2,自由度？,2020/7/9,1.固态部分互溶系统有低共熔点相图,(1) 相图分析,AE，BE是液相组成线,AJ，BC是固溶体组

35、成线,JEC线为三相共存线,即S1、S2和组成为E 的熔融液三相共存，,E点为S1、S2的低共熔点,2020/7/9,从a点开始冷却，到b点有组成为c的固熔体S1析出，继续冷却至d以下，全部凝固为固溶体S1,2020/7/9,从e点开始冷却 依次存在相态： 熔液L L+S1 S1 S1+S2,2020/7/9,从j点开始依次 析出物质为： L L +S1 S1+S2+LE S1+S2,2020/7/9,1.固态部分互溶系统有低共熔点相图,2020/7/9,1.固态部分互溶系统有低共熔点相图,2020/7/9,2.固态部分互溶系统有转熔温度相图,相图上有三个单相区：,BCA线左，熔化物L ADF

36、区，固溶体S1 BEG右，固溶体S2,有三个两相区,BCE L+S2 ACD L+S1 FDEG S1+S2,因这种平衡组成曲线，实验较难测定， 故用虚线表示。,2020/7/9,2.固态部分互溶系统有转熔温度相图,水平线段 CDE是三相线：,熔液(状态点为C) 固溶体S1(状态点为D) 固溶体S2(状态点为E),2020/7/9,2.固态部分互溶系统有转熔温度相图,S1S2+LC 转熔,CDE是三相线：,CDE对应的温度称为转熔温度，温度升到455K时固溶体S1转化为组成为C的熔融液和组成为E的S2,不再是液相转变为两固相,2020/7/9,2.固态部分互溶系统有转熔温度相图,2020/7/

37、9,6.10 生成化合物的二组分凝聚系统相图,生成稳定化合物系统 生成不稳定化合物系统,若二组分系统两种物质间能发生化学反应而生成化合物(第三种物质)，系统的组分数是否改变？变为三组分系统？,根据组分数的概念C=S-R-R=3-1- 0=2 仍为二组分系统。,2020/7/9,1.生成稳定化合物系统,稳定化合物，包括稳定的水合物，它们有自己 的熔点，在熔点时液相和固相的组成相同。属于这类系统的有：,2020/7/9,相图可看作两张简单的固相完全不互溶的低共熔相图组合,CuCl(A)与FeCl3 (B)可形成化合物C，H是C的熔点，在C中加入A或B组分都会导致熔点的降低(伞型)。,2020/7/

38、9,1.生成稳定化合物系统,2020/7/9,1.生成稳定化合物系统,水与硫酸能形成三种稳定的水合物，有各自的熔点。,如需得到某一种水合物，溶液浓度必须控制在某一范围之内。,2020/7/9,1.生成稳定化合物系统,纯硫酸的熔点在283 K左右，而与一水化合物的低共熔点在235 K，所以在冬天用管道运送硫酸时应适当稀释，防止硫酸冻结。,相图可以看作由4张简单的固相不互溶二元低共熔相图合并而成。,2020/7/9,2.生成不稳定化合物系统,不稳定化合物，没有自己的熔点，在熔化以前就分解为与化合物组成不同的液相和固相。属于这类系统的有：,2020/7/9,生成化合物二组分系统相图的规律:,竖线代表

39、纯物质(包括化合物),垂线顶端与曲线相交者(伞形)是稳定化合物； 垂线顶端与水平线相交者(T 形)是不稳定化合物,2020/7/9,2.生成不稳定化合物系统,CaF2(A)与CaCl2 (B) 相图，C是A和B生成的不稳定化合物。,C没有自己的熔点,将C加热，到O点温度时分解成CaF2(S)和状态点为N的熔融液，所以将O点的温度称为转熔温度,2020/7/9,2.生成不稳定化合物系统,FON线也称为三相线，由A(s)，C(s)和状态点为N的熔液三相共存，与一般三相线不同的是：组成为N的熔融液在端点，而不是在中间。,2020/7/9,分别从a，b，d三 个物系点冷却熔液，与线相交就有相变，依次变化次序为：,