第2章相图及相图热力学主体技巧.ppt

相图及相图热力学;第2章 一元和二元体系相图;1. 一元相图的特征: 一元系统中，只有一种组分，不存在浓度问题。影响因素只有温度和压力。 因为 c = 1,外界影响因素为2，故 根据相律 f = c－p + 2 = 3 － p 当 p = 1, f = 2; p = 2, f = 1; p = 3, f = 0. 最大自由度为2, 可变量—— T，P ;A;A;E;介稳态;介稳的相平衡;1）可逆转变;特点： (1) 晶体2没有自己稳定存在的区域。 (2) T12点是晶型转变点，T2是晶体2的熔点，T1 是晶体1的熔点。 （3）在T12以下，晶体2处于介稳状态，自发地转变为晶体1 。 （4）K点处于介稳区，而且T12＞T1，T2，晶体1 →晶体2不可能发生。只能发 生晶体1 →液体→晶体2 （快速冷却）;5. SiO2系统的相图 SiO2在自然界储量很大，以多种矿物的形态出现。如水晶、玛瑙、砂岩、蛋白石、玉髓、燧石等。 在常压和有矿化剂存在的条件下，固态有7 种晶型，其转变温度如下：;SiO2相图（稳定态相边界线）;SiO2相图（介稳态）;3. α-鳞石英缓慢加热，在1470 ℃转变为α-方石英，继续加热到1713 ℃熔融。当缓慢冷却时在1470 ℃可逆地转变为α-鳞石英；当冷却过快时，则沿虚线过冷，在180~270 ℃转变为介稳态的β-方石英。; 结论： 1）在SiO2的多晶转变中， 同级转变：?－石英? ?－鳞石英??－方石英 转变很慢，要加 快转变，必须加入矿化剂。 同类转变：?－、?－和? －型晶体，转变速度非常快。 2）不同的晶型有不同的比重， ?－石英的最大。 3） SiO2的多晶转变的体积效应： 同级转变?V大，?－石英? ?－鳞石英, ?VMAX＝16％ 同类转变?V小，鳞石英?V最小，为0.2％； 方石英?V最大，为2.8％。 ;4）对SiO2的相图进行分析发现 ： ?SiO2的所有处于介稳状态的熔体的饱和蒸汽压都比相同温度范围内处于热力学稳定态的熔体的饱和蒸汽压高。 ?理论和实践证明，在给定的温度范围，具有最小蒸汽压的相一定是最稳定的相，而两个相如果处于平衡状态, 其蒸汽压必定相等。;SiO2相图的实际应用;采取的措施： 1.在870 ℃适当保温，促使鳞石英的生成； 2.在1200~1350 ℃小心加快升温速度，避免生成α-方石英； 3.在配方中适当加入矿化剂，使之在1000 ℃左右产生一定的液相， α-石英、α-方石英在此液相中的溶解度大，而α-鳞石英的溶解度小，因而，石英、方石英不断溶解，而鳞石英不断从液相中析出。; ZrO2 有三种晶型：单斜ZrO2 ，四方ZrO2和立方ZrO2 其转变关系：单斜ZrO2 ? 四方ZrO2 ? 立方ZrO2 ;热膨胀曲线;ZrO2用途;硫单元系相图;2.2 二元体系相图;1. 相律分析、相图表示及杠杆规则;杠杆规则;二元系可发生熔融、析晶、多晶转变、转熔、生成化合物或化合物分解、形成各类固溶体及液相分层。;T;T T1, 组成为M熔体，处于液相区， f = 2 – 1 + 1 = 2，变量：T, c T = T1, A饱和而析出，固液两相平衡， f = 2 – 2 + 1 = 1，变量：T 或c T降低时，液相组成沿aE变化， 固相a量增加。 T1 – TE 区间，A – L 平衡共存。 T = TE时，液相组成到E点，B饱 和，同时析出A和B， E点：L – A – B 三相平衡共存, f = 2 – 3 + 1 = 0, 液相成分保持 在E点，直到液相消失，析出A + B T TE，A – B 共存，f = 2 – 2 + 1 = 1, 变量：T 或c;成分为C的体系在T1温度时处于液、固两相平衡状态 ;二、具有一个稳定化合物的二元相图;T=Tp时,发生包晶反应: Lp + A C (AmBn);