熔液单相.PPT

第五章 相平衡 液、固相都完全互溶的相图 两个组分在固态和液态时能彼此按任意比例互溶而不生成化合物，也没有低共熔点。 以Au-Ag相图为例 梭形区之上是熔液单相区 梭形区之下是固体溶液单相区 梭形区内固-液两相共存 上面是熔液组成线，下面是固溶体组成线。 液、固相都完全互溶的相图 当物系从A点冷却，进入两相区，析出组成为B的固溶体。 继续冷却，液相组成沿 AA1A2 线变化，固相组成沿 BB1B2 线变化。 因为Au的熔点比Ag高，固相中含Au较多，液相中含Ag较多。 在B2点对应的温度以下，液相消失。 完全互溶固溶体的相图 枝晶偏析 固-液两相不同于气-液两相，析出晶体时，不易与熔化物建立平衡。 由于固相组织的不均匀性，会影响合金的性能。 较早析出的晶体含高熔点组分较多，形成枝晶，后析出的晶体含低熔点组分较多，填充在最早析出的枝晶之间，这种现象称为枝晶偏析。 完全互溶固溶体的相图 退火 为了使固相合金内部组成更均一，就把合金加热到接近熔点的温度，保持一定时间，使内部组分充分扩散，趋于均一，然后缓慢冷却，这种过程称为退火。 退火是金属工件制造工艺中的重要工序。 完全互溶固溶体的相图 淬火（quenching） 在金属热处理过程中，使金属突然冷却，来不及发生相变，保持高温时的结构状态，这种工序称为淬火。 例如，某些钢铁刀具经淬火后可提高硬度。 区域熔炼（zone melting） 区域熔炼是制备高纯物质的有效方法。可以制备8个9以上的半导体材料（如硅和锗），5个9以上的有机物或将高聚物进行分级。 一般是将高频加热环套在需精炼的棒状材料的一端，使之局部熔化。 加热环再缓慢向前推进，已熔部分重新凝固。由于杂质在固相和液相中的分布不等，用这种方法重复多次，杂质就会集中到一端，从而得到高纯物质。 区域熔炼（zone melting） 部分互溶的双液系 （2）具有最低会溶温度 质量分数 T/K 单相 水 三乙基胺 水-三乙基胺的溶解度图 等压 两相 B （3）同时具有最高、最低会溶温度 水和烟碱的溶解度图： 在最低会溶温度 (约334 K)以下和在最高会溶温度 (约481K)以上，两液体完全互溶。 在这两个温度之间只能部分互溶，形成一个完全封闭的溶度曲线，曲线之内是两液相共存区。 质量分数 T/K 单相 水 烟碱 水-烟碱的溶解度图 等压 两相 部分互溶的双液系 （4） 不具有会溶温度 二组分体系相图分类： 二组分全为液体(或气体与液体共存的体系 ---双液系 (2) 二组分为液体与固体共存的体系 ----固液系 (3) 二组分为固体与气体共存的体系 ----固气系 部分互溶双液系 完全不互溶双液系 完全互溶双液系 是否互溶 盐水体系 合金体系 完全不互溶双液系 部分互溶双液系 不互溶的双液系——蒸气蒸馏 不互溶双液系的特点 其总蒸气压恒大于任一组分的蒸气压， 沸点则恒低于任一组分的沸点。 液面上的总蒸气压等于两纯组分饱和蒸气压之和，即 蒸 气 蒸 馏 以水-溴苯系统为例， 在101.325 kPa时， 水的沸点:373.15 K 溴苯的沸点:429 K 水和溴苯混合时的沸点为 368.15 K 水 溴苯 水+溴苯 两种互不相溶液体水-溴苯的蒸气压 二组分体系相图分类： 二组分全为液体(或气体与液体共存的体系 ---双液系 (2) 二组分为液体与固体共存的体系 ----固液系 (3) 二组分为固体与气体共存的体系 ----固气系 部分互溶双液系 完全不互溶双液系 完全互溶双液系 是否互溶 盐水体系 合金体系 合金体系 形成化合物的系统 简单的低共熔系 固液相都完全互溶系统 固态部分互溶系统 简单的低共熔系 简单的低共熔二元相图 1. 热分析法 基本原理：二组分系统 C=2，指定压力不变， 双变量系统 单变量系统 无变量系统 f * = C +1 -? =3 -? ? = 1 ? = 2 ? = 3 f * = 2 f * = 1 f * = 0 首先将二组分固相系统加热熔化，记录冷却过程中温度随时间的变化曲线，即步冷曲线。 当系统有新相凝聚，放出相变热，步冷曲线的斜率变小 出现转折点 出现水平线段 据此在T-x图上标出对应的位置，得到二组分低共熔T-x图。 1. 热分析法 O Cd-Bi二元相图的绘制 t/s Cd-Bi二元相图的绘制 图上有4个相区： 1. AEH线之上， 熔液(l)单相区 2. ABE之内， Bi(s)+ l 两相区 3. HEM之内， Cd(s)+ l 两相区 4. BEM线以下， Bi(s)+Cd(s)