chapter24材料科學(xué)基礎(chǔ)(編輯修改稿)
2025-06-19 21:52 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 n = 1 由相律可知，系統(tǒng)的自由度數(shù)，在相數(shù)一定時(shí)隨著獨(dú)立組分?jǐn)?shù)的增加而增加；在獨(dú)立組分?jǐn)?shù)一定時(shí)，隨著相數(shù)的增加而減少。 2． 一元相圖 （ Unitary Phase Diagram） 分別以 溫度 、 壓力 為兩坐標(biāo) （ F=1p+2， p≥1， F≤2） 純鐵 相圖 水的 相圖 有多晶轉(zhuǎn)變的某物質(zhì)單元系統(tǒng)相圖 穩(wěn)定區(qū)： CD：液體的蒸發(fā)曲線 AB：晶型 Ⅰ 的升華曲線 BC：晶型 Ⅱ 的升華曲線 CE：晶型 Ⅱ 的熔融曲線 BF：晶型 Ⅰ 和晶型 Ⅱ 之間的轉(zhuǎn)變曲線 ECD：液相區(qū) ABF：晶型 Ⅰ 的相區(qū) FBCE：晶型 Ⅱ 的相區(qū) ABCD以下：氣相區(qū) B、 C：兩個(gè)三相點(diǎn) 介穩(wěn)態(tài)： ECGH: 過冷液體的介穩(wěn)狀態(tài)區(qū) BCG: 過冷蒸汽的介穩(wěn)狀態(tài)區(qū) FBGH: 過熱晶型 Ⅰ 的介穩(wěn)狀態(tài)區(qū) KBF: 過冷晶型 Ⅱ 的介穩(wěn)狀態(tài)區(qū) KB: 過冷晶型 Ⅱ 的升華曲線 BG: 過熱晶型 Ⅰ 的升華曲線 GH: 過熱晶型 Ⅰ 的熔融曲線 CG: 過冷液態(tài)和蒸汽之間的介穩(wěn)平衡曲線 G點(diǎn)：過熱晶型 Ⅰ 與過冷液體和蒸汽之間的介穩(wěn)無變量平衡 從熱力學(xué)觀點(diǎn)來看，多晶轉(zhuǎn)變可分為 可逆的（雙向的）轉(zhuǎn)變和不可逆的（單向的）轉(zhuǎn)變 兩種類型 ? 可逆 點(diǎn) 1：多晶轉(zhuǎn)變點(diǎn) 點(diǎn) 2：晶型 Ⅰ 的熔點(diǎn) 點(diǎn) 3：晶型 Ⅱ 的熔點(diǎn) 晶型 Ⅰ 晶型 Ⅱ 溶液 晶型 Ⅰ 和 Ⅱ 都有各自穩(wěn)定存在的溫度范圍；同一溫度下，蒸汽壓小的晶型穩(wěn)定，蒸汽壓大的晶型介穩(wěn)，介穩(wěn)晶型可自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定晶型。 特點(diǎn)：多晶轉(zhuǎn)變的溫度低于兩種晶型的熔點(diǎn)。 不可逆 點(diǎn) 1：晶型 Ⅰ 的熔點(diǎn) 點(diǎn) 2：晶型 Ⅱ 的熔點(diǎn) 點(diǎn) 3：多晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)（實(shí)際上得不到） 晶型 Ⅱ 的蒸汽壓始終高于晶型 Ⅰ ，晶型 Ⅱ 處于介穩(wěn)狀態(tài)，隨時(shí)都有轉(zhuǎn)變?yōu)榫?Ⅰ 的傾向，但晶型 Ⅱ不能由晶型 Ⅰ 直接加熱得到。要獲得晶型 Ⅱ ，必須將晶型 Ⅰ 熔融，然后使它過冷。 晶型 Ⅰ 溶液 晶型 Ⅱ 特點(diǎn)：多晶轉(zhuǎn)變的溫度高于兩種晶型的熔點(diǎn)。 在圖中選擇某一個(gè)任意的溫度 Tx，在此溫度時(shí)，真正穩(wěn)定的應(yīng)該是具有最小蒸汽壓的晶型 Ⅰ ，但是在 Tx溫度結(jié)晶時(shí)，并不是從過冷液體中直接結(jié)晶出晶型 Ⅰ ，而是先結(jié)晶出處于介穩(wěn)狀態(tài)的晶型Ⅱ ，最后才有晶型 Ⅱ 轉(zhuǎn)變成相同溫度下穩(wěn)定晶型 Ⅰ 。如果晶型 Ⅱ 轉(zhuǎn)變成晶型 Ⅰ 的速度很慢，則晶型 Ⅱ 來不及在冷去速度很快的過程中轉(zhuǎn)變成晶型 Ⅰ ，而被過冷，并在常溫下保持在介穩(wěn)狀態(tài)。這也就是在硅磚中常含有鱗石英和方石英等介穩(wěn)相 。 勻晶 相圖：液態(tài)及固態(tài)均無限溶解 3． 二元相圖 （ Binary Phase Diagram） 溫度－縱軸 、 成分－橫軸 杠桿法則 （ Lever Rule） ： QL / QS = l (cb) / l (ac) S 液固兩平衡相在整個(gè)合金中所占的分?jǐn)?shù)： 具有 最低點(diǎn)和最高點(diǎn) 的 勻晶 相圖 共晶 相圖 ： 液態(tài)完全溶解，固態(tài)部分溶解并具有共晶轉(zhuǎn)變，從一個(gè)液相中同時(shí)結(jié)晶出兩個(gè)以上固相的混合物。 共晶轉(zhuǎn)變點(diǎn) （ Invariant Point） ： E EXAMPLE PROBLEM For a 40 wt% Sn–60 wt% Pb alloy at 150℃ (300F), (a) What phase(s) is (are) present? (b) What is (are) the position(s) of the phase(s)? 10% 98% 40% EXAMPLE PROBLEM For the lead–tin alloy in Example Problem , calculate the relative amount of each phase present in terms of (a) mass fraction and (b) volume fraction. At 150℃ take the densities of Pb and Sn to be and g/cm3, respectively. SOLUTION (a) Since the alloy consists of two phases, it is necessary to employ the lever rule. If C1 denotes the overall alloy position, mass fractions may be puted by subtracting positions, in terms of weight percent tin, as follows: (b) To pute volume fractions it is first necessary to determine the density of each phase. Thus where CSn(α) and CPb(α) denote the concentrations in weight percent of tin and lead, respectively, in the phase. From Example Problem , these values are 10 wt% and 90 wt%. Incorporation of these values along with the densities of the two ponents lead to Similarly for the phase Vα and Vβ as 三元相圖 （ Ternary Phase Diagrams） 三元相圖的成分坐標(biāo) 三個(gè)頂點(diǎn) A, B, C分別代表三個(gè)組元，三條邊
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