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第2章 单组元相图及纯 晶体的凝固 材料的性能 种类 组织结构 数量 相 尺寸 形状 分布 物质由液态转变为固态的过程称为凝固。 物质由液态转变为晶态的过程称为结晶 CONTENTS 2.1 单元系相变的热力学及相平衡 2.2 纯晶体的凝固 2.1单元系相变的热力学及相平衡 2.1单元系相变的热力学及相平衡 2.1单元系相变的热力学及相平衡 1. 相 (Phase) 在一个系统中，成分、结构相同，性能一致的均匀 的组成部分叫做相，不同相之间有明显的界面分开,该界 面称为相界面。 注意： 相在物理性能和化学性能上是均匀的。 相界面和晶界的区别。 2.1单元系相变的热力学及相平衡 2. 组元 (Component) 组元通常是指系统中每一个可以单独分离出来，并 能独立存在的化学纯物质，在一个给定的系统中，组元 就是构成系统的各种化学元素或化合物。 化学元素：Cu, Ni, Fe等 化合物：Al O , MgO, Na O, SiO 等 2 3 2 2 按组元数目，将系统分为： 一元系 二元系 三元系 …… 2.1单元系相变的热力学及相平衡 3. 相平衡 在某一温度下，系统中各个相经过很长时间也不互 相转变，处于平衡状态，这种平衡称为相平衡。 各组元在各相中的温度、压力和 化学势相同。 A B 热力学动态平衡 2.1单元系相变的热力学及相平衡 4.吉布斯相律（Gibbs Phase Rule ） 处于热力学平衡状态的系统中自由度与组元数和 相数之间的关系定律，通常简称为相律。 f = C-P+N 只考虑温度和压力对系统平衡状态的影响 : f = C-P+2 凝聚系统: f = C-P+1 式中：f(freedom)是自由度数；C(component)是组成 材料系统的独立组元数；P(phase)是平衡相的数目。 吉布斯相律的应用和局限性 相律是检验、分析和使用相图的重要工具，利用它可以分析和确定系统 中可能存在的相数，检验和研究相图。 注意使用相律有一些限制： （1）只适用于热力学平衡状态，各相温度相等、压力相等、化学势相等 （化学平衡）。 （2）只表示体系中组元和相的数目，不能指明组元和相的类型和含量。 （3）不能预告反应动力学 （即反应速度问题）。 （4）对平衡体系，f≧0 （5）可以给出一个相图中可能有什么点、什么线和什么区，却不能给出 这些点、线和区的具体位置。 2.1单元系相变的热力学及相平衡 5. 单