C7 多组元材料热力学.ppt

第七章 多元材料热力学 7.1 多组元相的正规溶液模型 7.2 化合物相 7.3 代位-间隙固溶体的自由能 7.4 三元系中的两相平衡 7.5 两相平衡与第三元素 1.?成分表示法 ——?浓度三角形 等边三角型 ＋ 顺时针坐标 B% ↗ C% ↘ ← A% B A C 2.?浓度确定 1）过O作A角对边的平行线 2）求平行线与A坐标的截距 得组元A的含量 3）同理求组元B、C的含量 B C A ← A% B% ↗ C% ↘ O A B C 90 80 70 60 50 40 30 20 10 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10 20 30 40 50 60 70 80 90 ← A% B% ↗ C% ↘ I I 点： A%=60% B%=30% C%=10% 7.1 多组元相的正规溶体模型 三元正规溶体自由能表达式: 可根据二元系提供的热力学数据计算三元系的自由能 多元正规溶体近似的摩尔自由能通式为： 7.1 多组元相的正规溶体模型 n元系中i组元的化学势与摩尔自由能之间关系的通式为: 三元系: 三元系: 摩尔自由能曲面的切面与三个自由能轴的交点即各组元的化学势 7.1 多组元相的正规溶体模型 对于三元系，按照正规溶体近似： 7.1 多组元相的正规溶体模型 对XB、XC都很小的稀溶液， 7.1 多组元相的正规溶体模型 对于稀溶液，可由二元溶体的Iij得到三元溶体的εij，从而推出μ 7.1 多组元相的正规溶体模型 若此化合物中A组元的成分为XA，B的成分为XB，则ACc/a的含量 就是亚点阵中A的含量， BCc/a的含量就是亚点阵中B的含量 (A,B)aCc可看成为AaCc+BaCc形成的固溶体或 （ACc/a,和BCc/a) 7.2 化合物相 线性化合物： 1mol (A,B)aCc= 1mol (A,B) Cc/a a mol (A,B) Cc/a 7.2 化合物相 互易相(A,B)a(C,D)c为四元相，其成分有两个自由度可变，四元成分的坐标为正方形。 互易相： 7.2 化合物相 在系统 边上yB=0 yA=1 (A,B)a(C,D)c为两个亚点阵，在每个亚点阵内其原子是随机混合。 在系统 边上 L(Reciprocal system interaction energy): 代表同一亚点阵中的原子之间的键能，即次近邻之间的键能。互易系相互作用能 7.2 化合物相 根据纯化合物的有关数据计算 : 代表最近邻之间不同类型键能的差异，即位于不同亚点阵上的原子之间的键能差异。 7.2 化合物相 (A,B)a(C,D)c 一般情况下，假定空位的化学势为零。 7.3 代位-间隙固溶体的自由能 D是空位 (A,B)a(C,D)c 7.3 代位-间隙固溶体的自由能 (A,B)a(C,D)c 7.3 代位-间隙固溶体的自由能 7.3 代位-间隙固溶体的自由能 对于含碳奥氏体 a=c=1 奥氏体碳活度影响因子 7.4 三元系中的两相平衡 等温等压下，三元系中的两相平衡自由度数为1。 三元系中的两相平衡的条件： 其中一个相的成分可以自由确定，另一相成分由其共轭线确定。 Gibbs相律： F=C-P+2 7.4 三元系中的两相平衡 作α相的自由能曲面和β相的自由能曲面的公切面，公切面分别切在α和β自由能曲面上的线，即为二相区的边界；α和β切线上相对应的点即两相的平衡浓度，组成等温截面上两相区的连线。 7.4 三元系中的两相平衡 固溶体与线性化合物的平衡 固溶体α和线性化合物（A，B）aCc（θ） 7.4 三元系中的两相平衡 两个线性化合物之间的平衡 Θ（A，B）aCc φ（A，B）bCd 7.4 三元系中的两相平衡 固溶体与化学计量比化合物的平衡 7.4 三元系中的两相平衡 固溶体之间的相平衡 A-B-C 三元系，α，β两个固溶体都是以A为溶剂。平衡条件： 如果是正规稀溶体 同理：