無(wú)機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)：第六章 相平衡與相圖

1、1第六章 相平衡與相圖6-1 凝聚態(tài)系統(tǒng)相平衡特點(diǎn)6-2 一元系統(tǒng)6-3 二元系統(tǒng)6-4 三元系統(tǒng)6-5 四元系統(tǒng)6-6 三元交互系統(tǒng)6-7 相圖的熱力學(xué)計(jì)算26-1凝聚態(tài)系統(tǒng)相平衡特點(diǎn)一熱力學(xué)平衡態(tài)與非平衡態(tài)1概念 物質(zhì)自一個(gè)相遷移到另一個(gè)相的過(guò)程叫相變過(guò)程。 對(duì)于多相系統(tǒng)，長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)從宏觀上看不到有任何物質(zhì)在相間傳遞，認(rèn)為該系統(tǒng)達(dá)到相平衡。 相平衡：研究多相系統(tǒng)中，系統(tǒng)的狀態(tài)隨溫度、壓力、組分濃度等變化而變化的規(guī)律。 把相平衡的實(shí)驗(yàn)結(jié)果用幾何圖形表示相平衡圖在一定的熱力學(xué)條件下所趨向的最終狀態(tài)不再隨著時(shí)間而發(fā)生變化的狀態(tài)熱力學(xué)屬性：時(shí)間物理、化學(xué)變化的本質(zhì)、方向和限度3 2. 硅酸鹽系統(tǒng)的特

2、點(diǎn)（1）硅酸鹽材料是一種固體材料，其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)受鄰近粒子的束縛，活動(dòng)能力小；（2）硅酸鹽材料的高溫熔融態(tài)，熔體粘度仍很大，擴(kuò)散能力很??；（3）硅酸鹽體系在高溫下要達(dá)到熱力學(xué)平衡狀態(tài)，需要較長(zhǎng)時(shí)間。 實(shí)際生產(chǎn)中的過(guò)程往往達(dá)不到相圖上的平衡狀態(tài)。經(jīng)常出現(xiàn)熱力學(xué)非平衡態(tài)（介穩(wěn)態(tài)）。 實(shí)際生產(chǎn)中控制的介穩(wěn)態(tài)（過(guò)冷、過(guò)熱），如：水泥熟料中的-C2S；陶瓷中的四方ZrO2；硅磚中的鱗石英相等。 “虛線”表示 4二凝聚態(tài)系統(tǒng)中的組分、相及相律 凝聚系統(tǒng)：不含氣相或氣相可以忽略的系統(tǒng)。1組分、獨(dú)立組分（1）組分系統(tǒng)中能夠單獨(dú)分離出來(lái)且能獨(dú)立存在的化學(xué)純物質(zhì)。 組分?jǐn)?shù)：即系統(tǒng)的物種數(shù)。 如：NaCl溶于H2O中，

3、其組分?jǐn)?shù)=2； 在硅酸鹽系統(tǒng)中，經(jīng)常用氧化物作為系統(tǒng)的組分， 如：Al2O3-SiO2為二元系統(tǒng)，組分?jǐn)?shù)=2； 硅酸鹽物質(zhì)的化學(xué)式表達(dá)方式之一即氧化物形式表達(dá)，如：鉀長(zhǎng)石K2OAl2O36SiO2為單元系統(tǒng)，僅表示一種物質(zhì)，組分?jǐn)?shù)=1。5（2）獨(dú)立組分?jǐn)?shù)表示構(gòu)成平衡系統(tǒng)中各相組成所需要的最少組分?jǐn)?shù)，用“c”表示。 當(dāng)不存在化學(xué)平衡時(shí)，組分?jǐn)?shù)=獨(dú)立組分?jǐn)?shù)。如：低溫系統(tǒng)中CaCO3、CaO、CO2存在，組分?jǐn)?shù)=獨(dú)立組分?jǐn)?shù)=3； 當(dāng)有化學(xué)平衡存在時(shí)，獨(dú)立組分?jǐn)?shù)=組分?jǐn)?shù)-獨(dú)立的化學(xué)平衡數(shù)如：高溫系統(tǒng)中CaCO3、CaO、CO2存在，有：CaCO3 CaO+CO2平衡，組分?jǐn)?shù)=3；c =3-1=2；62

4、相相系統(tǒng)中物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)相同且完全均勻的部分相與相之間有界面，但一個(gè)相內(nèi)不一定只有一種物質(zhì)。相與物質(zhì)量的多少以及物質(zhì)間是否連續(xù)無(wú)關(guān)。（1）形成機(jī)械混合物：不是單相，如共晶、共析反應(yīng)（2）生成化合物：組分間每生成一個(gè)新的化合物，即形成一種新相。新化合物的生成，不會(huì)增加系統(tǒng)地獨(dú)立組分?jǐn)?shù)。（3）形成固溶體：一個(gè)相（4）同質(zhì)多晶：同一物質(zhì)的不同晶型。有幾種變體，就有幾個(gè)相。（5）高溫熔體：?jiǎn)蜗?；如液相分層，則為兩相。（6）介穩(wěn)變體3相律吉布斯相律： F = C P + 2 F自由度數(shù)；C獨(dú)立組分?jǐn)?shù)；P相數(shù)； 2指溫度和壓力這二個(gè)影響平衡的外界因素。自由度在相平衡系統(tǒng)中，在一定范圍內(nèi)可以獨(dú)立改變而不

5、引起新相產(chǎn)生和舊相消失的變量（這些變量通常指T、P、組分濃度等）。C獨(dú)立組分?jǐn)?shù)，即構(gòu)成平衡物系所有各相組成所需要的最少組分?jǐn)?shù)。8自由度數(shù)系統(tǒng)中獨(dú)立可變的變量數(shù)目。凝聚系統(tǒng)不含氣相或氣相可以忽略的系統(tǒng)。硅酸鹽物質(zhì)難熔，揮發(fā)性很小，壓力對(duì)系統(tǒng)的平衡影響較小，可認(rèn)為硅酸鹽系統(tǒng)屬于凝聚系統(tǒng)。相律在凝聚系統(tǒng)的形式為： F = C P + 1 1指溫度因素。注：（1）相律是在化學(xué)位相等（平衡狀態(tài)）下推導(dǎo)出的，只適應(yīng)于平衡系統(tǒng)。（2）對(duì)于一元凝聚系統(tǒng)，為了充分反映純物質(zhì)的各種聚集狀態(tài)，仍把壓力取為變量。F = C P + 2 96-2 一元系統(tǒng)一一元系統(tǒng)相圖的表示方法 單元系統(tǒng)中組分只有一個(gè)，不存在濃度問(wèn)題

6、，影響系統(tǒng)的因素只有溫度和壓力，因此，相圖用溫度和壓力二個(gè)坐標(biāo)表示。根據(jù)相律：F = C P + 2 = 3 P (c = 1)； Pmin= 1， 則 Fmax= 2（組分濃度不變，所以變量為T、P）；Pmax = 3，F(xiàn)min= 0。 在單元系統(tǒng)中最多可出現(xiàn)三相平衡共存。系統(tǒng)的平衡狀態(tài)取決于溫度和壓力。 單元系統(tǒng)用P-T圖表示。 相圖上的每個(gè)點(diǎn)代表一個(gè)狀態(tài)狀態(tài)點(diǎn)。10二水型物質(zhì)與硫型物質(zhì) 相圖上的不同幾何要素點(diǎn)、線、面分別表達(dá)系統(tǒng)的不同平衡狀態(tài)。1面：圖6-1為水的一元相圖，整個(gè)圖面被三條曲線分為三個(gè)相區(qū)cob、coa和boa區(qū)，分別代表冰、水、水蒸汽的單相區(qū)。在單相區(qū)內(nèi)，相數(shù)p=1，自由

7、度f(wàn)=2；即在相區(qū)范圍內(nèi)溫度、壓力均可獨(dú)立變化而不會(huì)引起新相產(chǎn)生和舊相消失。11界線的性質(zhì)：oa線：水的蒸發(fā)曲線；ob線：冰的升華曲線；oc線：冰的熔融曲線；od線（虛線）：介穩(wěn)狀態(tài)的水 （過(guò)冷水）的蒸發(fā)曲線。2線： 把三個(gè)單相區(qū)分開的三條界線oa、ob和oc代表系統(tǒng)中的二相平衡狀態(tài)。在界線上相數(shù)P=2，自由度F=1； 即在界線上溫度和壓力只有一個(gè)是獨(dú)立變量，否則必然造成某一相消失。此時(shí)系統(tǒng)是單變量系統(tǒng)。123點(diǎn)： 三個(gè)單相區(qū)的交點(diǎn)或三條界線的交點(diǎn)O點(diǎn)，代表系統(tǒng)中的三相平衡狀態(tài)。在O點(diǎn)上相數(shù)P=3，自由度F=0；134由相圖確定水型物質(zhì)與硫型物質(zhì)由圖6-1，冰的熔點(diǎn)曲線斜率為負(fù)，說(shuō)明壓力增大，

8、冰的熔點(diǎn)下降。這是由于冰熔化時(shí)體積收縮所致。象冰熔融時(shí)體積收縮的物質(zhì)稱為水型物質(zhì)，如：鉍、鎵、鍺等少數(shù)物質(zhì)。大多數(shù)物質(zhì)熔化時(shí)體積膨脹，相圖上的熔點(diǎn)曲線斜率為正，壓力增大，熔點(diǎn)升高，這類物質(zhì)稱為硫型物質(zhì)。14三可逆和不可逆多晶轉(zhuǎn)變的單元相圖從熱力學(xué)觀點(diǎn)看，多晶轉(zhuǎn)變分為可逆轉(zhuǎn)變與不可逆轉(zhuǎn)變。圖6-2是具有同質(zhì)多晶轉(zhuǎn)變的單元系統(tǒng)相圖的一般形式。1.單相區(qū) 實(shí)線把相圖分為四個(gè)單相區(qū)。FBA區(qū)：低溫穩(wěn)定的晶型的單相區(qū)；FBCE區(qū)：高溫穩(wěn)定的晶型的單相區(qū)；ECD區(qū)：液相（熔體）區(qū)；ABCD區(qū)：氣相區(qū)。152 曲線 分開二個(gè)單相區(qū)的界線。AB線：晶型的升華曲線；BC線：晶型的升華曲線；CD線：熔體的蒸發(fā)（蒸

9、汽壓）曲線；FB線：晶型和晶型的轉(zhuǎn)變曲線；EC線：晶型的熔融曲線。 3點(diǎn)： 代表系統(tǒng)中三相平衡的三相點(diǎn)有二個(gè)：B點(diǎn)、C點(diǎn)B點(diǎn)：晶型、晶型與氣相的三相平衡；C點(diǎn)：晶型、熔體與氣相的三相平衡。164虛線： 表示系統(tǒng)可能出現(xiàn)的各種介穩(wěn)平衡狀態(tài)。（1）面 ECGH區(qū)：過(guò)冷熔體的介穩(wěn)單相區(qū)；FBGH區(qū)：過(guò)熱晶型的介穩(wěn)單相區(qū)；BGC和ABK區(qū)：過(guò)冷蒸氣的介穩(wěn)單相區(qū)；KFB區(qū)：過(guò)冷晶型的介穩(wěn)單相區(qū)。17（2）線 BG線：過(guò)熱晶型的升華曲線；GH線：過(guò)熱晶型的熔融曲線；GC線：過(guò)冷熔體的蒸發(fā)（蒸汽壓）曲線；KB線：過(guò)冷晶型的升華曲線。（3）點(diǎn) G點(diǎn)：過(guò)熱晶型、過(guò)冷熔體和氣相之間的三相介穩(wěn)平衡點(diǎn)，是一個(gè)介穩(wěn)三相

10、點(diǎn)。 圖6-7表示晶型在T1溫度轉(zhuǎn)變?yōu)榫停倮^續(xù)升溫到T3，晶型熔融為液相（熔體）。這一過(guò)程為： 晶型 晶型 熔體 晶型轉(zhuǎn)變是可逆的。這類轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)是：晶型轉(zhuǎn)變溫度低于二種晶型的熔點(diǎn)溫度。 圖6-8表示晶型在T1溫度熔融成為液相。晶型的蒸氣壓在整個(gè)溫度范圍都高于晶型，即晶型處于介穩(wěn)態(tài)。直接加熱晶型不可能得到晶型，要獲得晶型，必須將晶型熔融，然后使它過(guò)冷。其過(guò)程為： 晶型轉(zhuǎn)變是不可逆的。 如:任意溫度Tx下，穩(wěn)定存在的應(yīng)是具有最小蒸氣壓的晶型。當(dāng)在Tx溫度下結(jié)晶時(shí)，其過(guò)程為：L晶型晶型。如果晶型轉(zhuǎn)變?yōu)榫秃芸欤瑒t這一過(guò)程能實(shí)現(xiàn)；晶型晶型液相20 四SiO2系統(tǒng)相圖 SiO2在自然界儲(chǔ)量很大，以

11、多種礦物的形態(tài)出現(xiàn)。如水晶、瑪瑙、砂巖、蛋白石、玉髓、燧石等。 在常壓和有礦化劑存在的條件下，固態(tài)有7種晶型，如圖：石英 重建性轉(zhuǎn)變(慢)鱗石英方石英熔融石英位移性轉(zhuǎn)變(快)熔體(1600)石英87017231470573 熔體 (1670)163117鱗石英鱗石英180270方石英石英玻璃急冷21 （一）相圖介紹相圖上共有六個(gè)單相區(qū)，分別表示-石英、-石英、-鱗石英、-方石英、SiO2熔體及SiO2蒸氣六個(gè)熱力學(xué)穩(wěn)定態(tài)的單相區(qū)；相圖上的壓力軸為示意性的，因?yàn)镾iO2的飽和蒸汽壓極小，2000K時(shí)僅10-7Mpa，在相圖上作了放大。22相圖上共有九條界線，分別表示系統(tǒng)中的二相平衡狀態(tài)：LM、M

12、N、ND和DO四條界線是相應(yīng)晶型的蒸發(fā)曲線；OC是SiO2熔體的蒸發(fā)曲線；MR、NS、DT是晶型轉(zhuǎn)變線；OU是-方石英的熔融曲線；相圖中共有四個(gè)三相點(diǎn)，分別代表相應(yīng)的三相平衡共存。 23說(shuō)明：1、若加熱或冷卻不是非常緩慢的平衡過(guò)程，則會(huì)產(chǎn)生一系列介穩(wěn)狀態(tài)。如：-石英快速加熱到870則可能成為過(guò)熱的-石英晶體，到1600熔融為過(guò)冷的SiO2熔體。2、由相圖可見，所有介穩(wěn)態(tài)的變體或熔體的飽和蒸汽壓都高于相應(yīng)穩(wěn)定態(tài)變體，這是一元系統(tǒng)的普遍規(guī)律。24（二）相圖應(yīng)用及注意問(wèn)題1常溫下，-石英穩(wěn)定存在；2石英玻璃，使用溫度上限為1100，若在1100長(zhǎng)時(shí)間使用，則可能析出方石英，這可用階段轉(zhuǎn)變定律解釋；2

13、53硅磚生產(chǎn)過(guò)程中，希望制品中鱗石英含量高，方石英含量低。因?yàn)檫@些變體的二級(jí)變體之間的轉(zhuǎn)變中，方石英體積效應(yīng)最大，而鱗石英最小。如表6-1所示。264實(shí)際生產(chǎn)中：易出現(xiàn)-石英在870不轉(zhuǎn)變?yōu)轺[石英，而是過(guò)熱到1200-1350直接轉(zhuǎn)變?yōu)?方石英。5. 采取的措施： （1）在870適當(dāng)保溫，促使鱗石英生成；（2）在12001350加快升溫速度避免生成- 方石英;（3）控制溫度在1400-1430，并加入少量礦化劑，促進(jìn)形成鱗石英。 五、ZrO2系統(tǒng) 0 1000 2000 3000 溫度() 四方立方單斜壓 力熔體 ZrO2 有三種晶型：?jiǎn)涡盳rO2 ，四方ZrO2和立方ZrO2 其轉(zhuǎn)變關(guān)系：?jiǎn)?/p>

14、斜ZrO2 四方ZrO2 立方ZrO2 1200 23701000加入CaO或Y2O3形成穩(wěn)定化立方ZrO2固溶體V=79%286-3 二元系統(tǒng)一、二元相圖的表示法二元系統(tǒng)存在二種獨(dú)立組分，對(duì)于二元凝聚系統(tǒng)，其相律為： f = c P + 1 = 3 p (c = 2)； 相數(shù)：Pmin= 1， 則 fmax= 2（變量為溫度T和組分濃度）；Pmax= 3，fmin= 0。 二元凝聚系統(tǒng)相圖是以溫度為縱坐標(biāo)，系統(tǒng)中任一組分濃度為橫坐標(biāo)繪制的。相圖上的幾何要素點(diǎn)、線、面分別表示系統(tǒng)的不同平衡狀態(tài)。29二、 二元凝聚系統(tǒng)相圖的基本類型 1、具有一個(gè)低共熔點(diǎn)的簡(jiǎn)單二元系統(tǒng)相圖； 2、生成一個(gè)一致熔融

15、化合物的二元系統(tǒng)相圖； 3、生成不一致熔融化合物的二元系統(tǒng)相圖； 4、生成一個(gè)在固相分解的化合物的二元系統(tǒng)相圖； 5、具有多晶轉(zhuǎn)變的二元系統(tǒng)相圖； 6、形成連續(xù)固溶體的二元系統(tǒng)相圖； 7、形成有限固溶體的二元系統(tǒng)相圖； 8、具有液相分層的二元系統(tǒng)相圖；301相圖分析（1）幾何要素相圖上有三個(gè)點(diǎn)：a點(diǎn)、b點(diǎn)、E點(diǎn)；三條曲線：液相線aE、bE和固相線GH；由三條曲線將相圖分為四個(gè)區(qū)： 液相區(qū)L； GH線以下的固相區(qū)； 晶體A與液相共存的aEG區(qū)； 晶體B與液相共存的 bEH區(qū)。具有一個(gè)低共熔點(diǎn)的二元系統(tǒng)相圖（一）具有一個(gè)低共熔點(diǎn)的簡(jiǎn)單二元系統(tǒng)相圖31（2）幾何要素的性質(zhì)低共熔點(diǎn)E：表明E點(diǎn)液相同時(shí)

16、對(duì)組分A和分B飽和，從E點(diǎn)液相將同時(shí)析出晶體A和B。此時(shí)系統(tǒng)三相平衡，f = 0，E點(diǎn)是一個(gè)無(wú)變量點(diǎn)。 E點(diǎn)組成稱為低共熔組成， E點(diǎn)溫度稱為低共熔溫度。 具有一個(gè)低共熔點(diǎn)的二元系統(tǒng)相圖液相線aE、bE：在aE線上，液相對(duì)組分A飽和，任何富A熔體冷卻到該線上即開始析出晶體A；在bE線上，液相對(duì)組分B飽和 32 Lp=1 f=2M(熔體)C S1,(A)L A p=2 f=1DS2,AL A p=2 f=1ESE，A(B)L A+B p=3 f=0E(液相消失)ME,A+Bp=2 f=1M3,A+BA TBALBLTABLBMA+BEDS2CS1SEMEM3（3）析晶過(guò)程熔體冷卻到C，液相開始析

17、出晶體A，此時(shí)二相平衡，f =1；溫度繼續(xù)下降，液相組成從C 點(diǎn)到E點(diǎn)，固相組成從S1點(diǎn)到SE點(diǎn)；溫度降至TE，液相到達(dá)E點(diǎn)，析出晶體A和B，此時(shí)f =0，溫度在TE不變直到析晶完畢，液相消失。固相組成回到原始配料點(diǎn)。配料M的高溫熔體在M點(diǎn)，為單一液相；33（4）析晶過(guò)程表達(dá)式：液相點(diǎn)： f=2 P=2, f=1 P=3, f=0固相點(diǎn)：A TBALBLTABLBMA+BEDS2CS1SEMEM334A TBALBLTABLBMA+BEDS2CS1SEMEM3M2M1T1T2TE (1) T1： 固相量 S% = 0 ; 液相量 L=100%; (2) T2： S% = M2D/S2D 100

18、 ；L M2S2/S2D100 (3) 剛到TE : 晶體B未析出，固相只含A。 S% = MEE/SEE 100 ；L MESE/SEE 100 (4) 離開TE ：L 消失，晶體A、B 完全析出。 SA% = MEB/AB 100 ； SB% = MEA/AB 100 （5）杠桿規(guī)則 結(jié)線系統(tǒng)平衡共存的二個(gè)相的相點(diǎn)連線（即系統(tǒng)點(diǎn)、液相點(diǎn)、固相點(diǎn)的連線，以系統(tǒng)點(diǎn)為支點(diǎn)形成杠桿）。35（二）生成一個(gè)一致熔融化合物的二元系統(tǒng)相圖一致熔融化合物（AmBn）：是一種穩(wěn)定化合物，有固定熔點(diǎn)，熔化時(shí)其熔體組成與化合物組成相同，稱為一致熔融化合物。液相線：aE1、bE2、E1ME2；低共熔點(diǎn)：E1和E2一

19、致熔融化合物的特點(diǎn)：（1）組成點(diǎn)位于液相線的組成范圍內(nèi)；（2）表示化合物晶相的AmBn-M線與其液相線直接相交；（3）AmBn-M線將相圖 分為二個(gè)分二元系統(tǒng)。 36 原始配料在A-AmBn范圍，則析晶產(chǎn)物為A和AmBn，析晶結(jié)束點(diǎn)為E1； 原始配料在B-AmBn范圍，則析晶產(chǎn)物為B和AmBn，析晶結(jié)束點(diǎn)為E2。37（三）生成一個(gè)不一致熔融化合物的二元系統(tǒng)相圖1、相圖分析（1）不一致熔融化合物C(AmBn)： 是一種不穩(wěn)定化合物，加熱到某一溫度便發(fā)生分解，其產(chǎn)物是一種液相和一種晶相，二者組成與化合物皆不相同，稱為不一致熔融化合物。（2）不一致熔融化合物的特點(diǎn)：化合物C組成點(diǎn)位于其液相線的組成范

20、圍以外；表示化合物晶相的CD線不與其液相線相交；表示化合物晶相的CD線不能將相圖分為二個(gè)分二元系統(tǒng)。 38（3）轉(zhuǎn)熔點(diǎn)P 加熱化合物C到Tp溫度，分解為P點(diǎn)組成的液相和晶體B。 此時(shí)系統(tǒng)三相平衡，f = 0，即P點(diǎn)是一個(gè)無(wú)變量點(diǎn)，稱為轉(zhuǎn)熔點(diǎn)。在P點(diǎn)發(fā)生的變化是： LP + B C 392、析晶過(guò)程舉例：（熔體2）（1）冷卻到Tk，液相開始析出晶體B，繼續(xù)降溫，液相點(diǎn)沿KP向P點(diǎn)變化，不斷析出B，固相點(diǎn)從M向F變化；（2）到Tp溫度，液相組成到達(dá)P點(diǎn)，發(fā)生轉(zhuǎn)熔過(guò)程： Lp + BC 液相在P點(diǎn)回吸B結(jié)晶出C；固相點(diǎn)由F點(diǎn)向D點(diǎn)移動(dòng)，當(dāng)固相到達(dá)D點(diǎn)，表明晶體B耗盡，轉(zhuǎn)熔過(guò)程結(jié)束，但結(jié)晶過(guò)程未結(jié)束；

21、40（3）轉(zhuǎn)熔結(jié)束后，系統(tǒng)從三相平衡轉(zhuǎn)為二相平衡，溫度可繼續(xù)下降，液相點(diǎn)離開P點(diǎn)沿PE向E點(diǎn)變化，液相不斷析出晶相C，固相點(diǎn)由D點(diǎn)向J點(diǎn)變化；（4）溫度到達(dá)TE，液相點(diǎn)到達(dá)E點(diǎn)，進(jìn)行低共熔過(guò)程，同時(shí)析出晶體A和C，至液相消失，固相點(diǎn)從J點(diǎn)到達(dá)H點(diǎn)，與系統(tǒng)點(diǎn)重合。414、析晶過(guò)程表達(dá)式： 液相點(diǎn)： f=2 f=1 f=0 f=1 f=0 固相點(diǎn)：42對(duì)于熔體3其結(jié)晶過(guò)程與熔體2不同，在P點(diǎn)結(jié)晶過(guò)程結(jié)束。結(jié)論：低共熔點(diǎn)一定是結(jié)晶結(jié)束點(diǎn)，而轉(zhuǎn)熔點(diǎn)不一定是結(jié)晶結(jié)束點(diǎn)，要視系統(tǒng)組成而定。如圖：組成在CB之間的熔體，在P點(diǎn)結(jié)晶結(jié)束；組成在AC之間的熔體，不能在P點(diǎn)結(jié)晶結(jié)束，而在E點(diǎn)結(jié)晶結(jié)束。 43（四）生

22、成在固相分解的化合物的的二元系統(tǒng)相圖1化合物AmBn在低溫下能穩(wěn)定存在，當(dāng)加熱到TD溫度即分解為A、B二種晶體，此過(guò)程沒(méi)有液相生成；2相圖上沒(méi)有與該化合物平衡的液相線，由熔體冷卻不可能直接得到AmBn，只能通過(guò)A、B二晶體的固相反應(yīng)生成。 由于純固相反應(yīng)系統(tǒng)很難達(dá)到平衡，往往處于AmBn、A、B三種晶相同時(shí)存在的非平衡狀態(tài)。443化合物AmBn還有另一種情況，只在某一溫度區(qū)間穩(wěn)定存在，即在低溫下也要分解，如圖化合物AmBn在T2-T1范圍內(nèi)存在。4這類相圖如果除去低溫部分，則與最簡(jiǎn)單的二元系統(tǒng)相圖相同。45（五）具有多晶轉(zhuǎn)變的二元系統(tǒng)相圖 當(dāng)二元系統(tǒng)中組分有多晶轉(zhuǎn)變時(shí)，相圖上出現(xiàn)一些補(bǔ)充線，把

23、同一物質(zhì)的不同晶型的穩(wěn)定范圍區(qū)分開。1TPTE: 多晶轉(zhuǎn)變溫度高于低共熔溫度。P點(diǎn)為二元多晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)，在P點(diǎn)三相共存（L、A、A），f=0，二元多晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)為無(wú)變量點(diǎn)。 在P點(diǎn)液相組成不變47（六）形成連續(xù)固溶體的二元系統(tǒng)相圖（1）相圖被分為三個(gè)相區(qū)：液相線aLb以上是熔體單相區(qū)；固相線aSb以下是固溶體單相區(qū)；液相線與固相線之間是固液二相平衡區(qū)。（2）特點(diǎn)： 沒(méi)有二元無(wú)變量點(diǎn)。因?yàn)樵谠撓到y(tǒng)內(nèi)只存在液相和固溶體二個(gè)相，不可能出現(xiàn)三相平衡狀態(tài)。 48（3）舉例：M熔體冷卻到T1開始析出組成為S1的固溶體，隨后液相組成沿液相線向L3變化，固相組成沿固相線向S3變化；冷卻到T2，液相點(diǎn)到達(dá)L2，固相點(diǎn)到

24、達(dá)S2，系統(tǒng)點(diǎn)在O點(diǎn)。冷卻到T3，固相點(diǎn)S3與系統(tǒng)點(diǎn)重合，液相消失，結(jié)晶結(jié)束。注：在析晶過(guò)程中，液相組成沿液相線不斷變化，固溶體組成也必須隨時(shí)調(diào)整，以保持與液相平衡。所以要求冷卻過(guò)程非常緩慢，否則極易發(fā)生不平衡析晶。 49（七）形成有限固溶體的二元系統(tǒng)相圖（1）固溶體：組分A、B間可以形成固溶體，但相互溶解的比例是有限的。系統(tǒng)中有二種固溶體SA(B)、SB(A)，分別表示組分B溶解在A中和組分A溶解在B中。50（2）相圖分析：相圖上aE和bE是液相線；aC和bD是固相線；E點(diǎn)是低共熔點(diǎn)。在E點(diǎn)液相同時(shí)析出組成為C的SA(B)和組成為D的SB(A)固溶體；CF線是固溶體SA(B)的溶解度曲線；D

25、G線是固溶體SB(A)的溶解度曲線。51(3)冷卻析晶過(guò)程舉例： M熔體冷卻到T1，液相L1析出固相S1；繼續(xù)降溫，液相點(diǎn)向E點(diǎn)，固相點(diǎn)向D點(diǎn)變化； 到達(dá)TE，液相析出二種固溶體SA(B)、SB(A)，在E點(diǎn)，隨液相量減少，固相量增加，固相點(diǎn)由D點(diǎn)向H點(diǎn)變化，至固相點(diǎn)與系統(tǒng)點(diǎn)H重合，液相消失，結(jié)晶結(jié)束； 結(jié)晶過(guò)程表達(dá)式： 液相點(diǎn)： f=2 f=1 f=0 固相點(diǎn)： 52 （八）具有液相分層的二元系統(tǒng)相圖 1、相圖分析： （1）前面討論的六類二元系統(tǒng)中，二組分在液相都是完全互溶的，但在有些二元系統(tǒng)中，二組分在液相都只能有限互溶，這時(shí)液相分為富A的溶液L1和富B的溶液L2二層，如圖中的CKD區(qū)。相

26、當(dāng)于最簡(jiǎn)單的二元相圖中加入一個(gè)液體分層區(qū)。 53（2）等溫結(jié)線L1L2表示不同溫度下互相平衡的二個(gè)液相組成；溫度升高，二層液相的溶解度增大，至K點(diǎn)液相互溶，分層現(xiàn)象消失；K點(diǎn)是一個(gè)臨界點(diǎn)，K點(diǎn)溫度叫做臨界溫度；CD線是一條三相線，在該線上液相發(fā)生的相變化為：LC LD + A； 但C點(diǎn)、D點(diǎn)都不是結(jié)晶結(jié)束點(diǎn)。54二二元系統(tǒng)相圖應(yīng)用舉例1CaO-SiO2系統(tǒng)相圖（圖6-18）（1）系統(tǒng)中化合物的種類和性質(zhì)一致熔化合物：硅灰石（CS）；硅酸二鈣（C2S）。不一致熔化合物：硅鈣石（C3S2）；硅酸三鈣（C3S）。（2）劃分分二元系統(tǒng)由一致熔化合物的界線將CaO-SiO2系統(tǒng)分成SiO2-CS，CS-

27、C2S，C2S-CaO三個(gè)分二元系統(tǒng)。 55(3)分析：a)相區(qū)（單相，二相共存）；b)液相線（固-液平衡關(guān)系）； 水平橫線（三相線低共熔線、轉(zhuǎn)熔線、化合物分解線、液相分層線及晶型轉(zhuǎn)變線）；c)無(wú)變量點(diǎn)（低共熔點(diǎn)、轉(zhuǎn)熔點(diǎn)、多晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)、 化合物分解點(diǎn)、熔化點(diǎn)）。系統(tǒng)中15個(gè)無(wú)變 量點(diǎn)的性質(zhì)如表6-2 。56（4）各分二元系統(tǒng)相圖 SiO2-CS分二元系統(tǒng)：a) SiO2有復(fù)雜的多晶轉(zhuǎn)變，當(dāng)CaO含量為0.6-28%時(shí)，1705以上，液相分為富硅和富鈣二層，在AB線上液體A、B與-方石英三相平衡共存。溫度升高到2100，CaO含為10%時(shí)，分層現(xiàn)象 消失，成為單一液相區(qū)；b)相圖中的液相線CB較陡

28、，這一特點(diǎn)可作為生產(chǎn)硅磚用CaO作礦化劑的理論依據(jù)。 CB線較陡，升高溫度，液相量增加較少，可保證硅磚的高耐火度。 57CS-C2S分二元系統(tǒng)：不一致熔化合物C3S2，在轉(zhuǎn)熔點(diǎn)F（1464）分解， LF +-C2S C3S2；E點(diǎn)（1460）：C3S2與-CS的低共熔點(diǎn)；CS有二種晶型，在1125發(fā)生轉(zhuǎn)變（O點(diǎn)）。58C2S-CaO分二元系統(tǒng)：a)不一致熔化合物C3S，穩(wěn)定的溫度范圍12502150，在1250分解為-C2S和CaO，在2150分解為M組成的液相和CaO；59b) 一致熔化合物C2S，有、多種變體。常溫下穩(wěn)定的形態(tài)是-C2S，加熱過(guò)程中發(fā)生一系列轉(zhuǎn)變，在1420轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的-C

29、2S。冷卻過(guò)程可能進(jìn)行不平衡轉(zhuǎn)變，在670由-C2S轉(zhuǎn)變?yōu)?C2S。c) C3S和-C2S是硅酸鹽水泥熟料中的重要礦物，生產(chǎn)上采取措施（如急冷，添加礦化劑等）避免C3S分解和-C2S轉(zhuǎn)變?yōu)?C2S。 C2S的多晶轉(zhuǎn)變602、Al2O3-SiO2系統(tǒng)相圖（1）簡(jiǎn)介：關(guān)于Al2O3-SiO2系統(tǒng)相圖至今有多種不同形式。本教材中給出的是1962年發(fā)表的相圖，認(rèn)為莫來(lái)石是一致熔固溶體；還有其他研究結(jié)果?，F(xiàn)在認(rèn)為：當(dāng)原料不太純，SiO2易揮發(fā)，形成不一致熔固溶體；當(dāng)原料很純，SiO2不易揮發(fā)，形成一致熔固溶體。而認(rèn)為莫來(lái)石不是化合物。 61（2）分析：a) 系統(tǒng)中只生成一個(gè)一致熔固溶體A3S2，固溶體中

30、Al2O3含量60mol%63mol%，是鋁硅質(zhì)耐火材料的重要礦物；b) 以固溶體A3S2為界，將系統(tǒng)分為二個(gè)分二元系統(tǒng)。 A3S2-SiO2系統(tǒng)： 有一個(gè)低共熔點(diǎn)E1，低共熔溫度1595，E1點(diǎn)液相組成為Al2O3含量5.5%。A3S2-Al2O3系統(tǒng)： 有低共熔點(diǎn)E2，低共熔溫度1840，A3S2熔點(diǎn)1850，Al2O3熔點(diǎn)2050。62（3）相圖應(yīng)用舉例： a) 硅磚生產(chǎn)中，防止摻入Al2O3。當(dāng)摻入1% Al2O3，在低共熔溫度1595產(chǎn)生18.2%的液相，將導(dǎo)致硅磚的耐火度大幅度下降； b) 在E1點(diǎn)以右，當(dāng)Al2O310%時(shí)，隨Al2O3含量增加，耐火度增大；c) 液相線E1F：在

31、1595-1700區(qū)間較陡，表明液相量隨溫度升高增加不多； 在1700以上，液相線較平緩，表明液相量隨溫度升高迅速增加，使耐火材料軟化；d) A3S2熔點(diǎn)1850，Al2O3熔點(diǎn)2050及低共熔溫度1840，都很高。所以，莫來(lái)石質(zhì)及剛玉質(zhì)材料都是優(yōu)質(zhì)的耐火材料。3、MgO-SiO2系統(tǒng)相圖圖6-21 MgO-SiO2系統(tǒng)相圖(1)劃分二元分系統(tǒng)；(2)確定各無(wú)變量點(diǎn)的性質(zhì)及相間平衡；(3)應(yīng)用：鎂質(zhì)耐火材料配料中MgO含量應(yīng)大于Mg2SiO4中MgO含量，否則配料點(diǎn)落入Mg2SiO4SiO2系統(tǒng),開始出現(xiàn)液相溫度及全融溫度急劇下降，造成耐火度急劇下降。注意：鎂質(zhì)磚(T共1850)與硅質(zhì)磚(T共

32、1436)不能混用，否則共熔點(diǎn)下降。 644、鐵-碳二元系統(tǒng)相圖（1）純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：金屬在溫度（壓力）改變是發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)變化的現(xiàn)象。65（2）鐵碳合金的基本相鐵素體（F）：碳與-鐵中形成的間隙固溶體。性能-強(qiáng)度和硬度低，塑性和韌性好奧氏體（A）：碳與-鐵形成的間隙固溶體。高溫組織，在大于727時(shí)存在。性能-塑性好，強(qiáng)度和硬度高于F鐵。在鍛造、軋制時(shí)要加熱到A，可提高塑性，易于加工。滲碳體（Fe3C）：鐵與碳形成的金屬化合物。在Fe-Fe3C相圖中即使組元又是基本相。性能-硬度高，脆性大。珠光體（P)：鐵素體（F)和滲碳體（Fe3C）組成的機(jī)械混合物性能-力學(xué)性能介于二者之間。

33、萊氏體（Ld)：奧氏體（A)和滲碳體（Fe3C）組成的機(jī)械混合物性能-硬度高，塑性差。66(3)鐵-碳二元系統(tǒng)相圖相圖中的三個(gè)重要點(diǎn)J點(diǎn)為包晶點(diǎn)：1495時(shí)，B點(diǎn)成分的L與H點(diǎn)成分的發(fā)生包晶反應(yīng)，生成J點(diǎn)成分的。C點(diǎn)為共晶點(diǎn)：1148時(shí)，C點(diǎn)成分的L發(fā)生共晶反應(yīng)，生成E點(diǎn)成分的和Fe3C(萊氏體)。S點(diǎn)為共析點(diǎn)：727時(shí)，S點(diǎn)成分的發(fā)生共析反應(yīng)，生成P點(diǎn)成分的和Fe3C(P)。相圖中的三個(gè)重要點(diǎn)相圖中五個(gè)單相區(qū)相圖中的三條水平線相圖中的四條直線67相圖中主要線的含義ABCD線-液相線 是不同成分鐵碳合金開始結(jié)晶的溫度線。JECF線-固相線 各種成分的合金均處在固體狀態(tài)。結(jié)晶溫度終止線。ECF線

34、-固相線 含碳量為4.3%的液態(tài)合金冷卻到此線時(shí)， 1148由液態(tài)合金同時(shí)結(jié)晶出奧氏體和滲碳體的機(jī)械混合物，此反應(yīng)稱為共晶反應(yīng)。PSK水平線-共析線 含碳量為0.77%的奧氏體冷卻到此線時(shí)，在727同時(shí)析出鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物，此反應(yīng)為共析反應(yīng)。GS線-A3線 是冷卻時(shí)奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的開始線。ES線-稱Acm線 是碳在奧氏體中的溶解度線，實(shí)際上是冷卻時(shí)有奧氏體中析出二次滲碳體的開始線。68 6-4 三元系統(tǒng) 1、三元相圖的組成表示方法 2、判讀三元相圖的基本規(guī)則 3、具有一個(gè)低共熔點(diǎn)的三元系統(tǒng)相圖 4、形成一個(gè)二元化合物的三元系統(tǒng)相圖 5、具有化合物分解的三元系統(tǒng)相圖 6、形成一個(gè)三

35、元化合物的三元系統(tǒng)相圖 7、CaO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)相圖及其應(yīng)用重要內(nèi)容提示696-4 三元系統(tǒng) 三元系統(tǒng)存在三種獨(dú)立組分，對(duì)于三元凝聚系統(tǒng)，其相律為：f = c p + 1 = 4 p 相數(shù)pmin= 1， 則 fmax= 3（變量為溫度T和三組分中任意二組分的濃度）；fmin= 0 ； Pmax = 4 三元相圖概述一、三元相圖表示方法 因?yàn)橛腥齻€(gè)獨(dú)立可變的變量，須用立體圖表示。采用三棱柱，底面為A、B、C三組分，高為溫度T。通常，由于立體圖使用不方便，實(shí)際使用的是它的平面投影圖。 701濃度三角形 三個(gè)頂點(diǎn)表示純組分A、B、C； 每一條邊都表示一個(gè)二元系統(tǒng)A-B，B-C，C-A）

36、； 三角形內(nèi)的任一點(diǎn)，表示一個(gè)含有A、B、C的三元系統(tǒng)。圖6-22 濃度三角形ABC二、三元系統(tǒng)的組成表示方法712各組分含量的確定平行線法過(guò)組成M點(diǎn)作三條邊的平行線，每條平行線在三角形的二邊上的截距即為所對(duì)頂點(diǎn)組分的含量。圖6-22 濃度三角形B含量A含量C含量72雙線法過(guò)M點(diǎn)作任意二條邊的平行線與第三條邊相交，將第三條邊分成三份，A、B、C的含量如圖。A含量C含量B含量731等含量規(guī)則： 在濃度三角形中，平行于對(duì)面任一條邊的平行線上，其所對(duì)頂點(diǎn)組分的含量不變。 圖6-25 定比例規(guī)則的證明三、有關(guān)三元相圖的的基本規(guī)則如圖6-27，MNAB，則MN上任一點(diǎn)的C含量相等，變化的只是A、B。74

37、2定比例規(guī)則： 過(guò)濃度三角形的任一頂點(diǎn)作射線，線上所有點(diǎn)的組成中含另外二組分的量比例不變。 圖6-25 定比例規(guī)則的證明A含量B含量證明： 由雙線法，射線CD上任一 點(diǎn)O的組成有：如圖，在射線CD上的任一點(diǎn)，A與B含量的比值不變，A:B=BD:AD。753直線規(guī)則： 在濃度三角形中某一點(diǎn)濃度為P的組成分解為M、N二相時(shí)，P、M、N三個(gè)濃度點(diǎn)必定位于同一直線上，且MN分別位于P的兩側(cè)。a1a2764背向性規(guī)則： 如果原始物系M（熔體）中只有純組分C析晶時(shí)，則組成點(diǎn)M將沿CM的延長(zhǎng)線且背離頂點(diǎn)C的方向移動(dòng)。MMCBA775杠桿規(guī)則M和N二相混合成新相P（質(zhì)量：m+n=p），可用杠桿規(guī)則表示P中M和

38、N的含量。有：如圖，a1、 a2、 x分別為M、 N 、 P各相中A的百分含量，則：a1xa2圖6-26 杠桿規(guī)則證明78（1）重心位置 P點(diǎn)在MNQ三角形內(nèi)，稱為重心位置，根據(jù)杠桿規(guī)則有：M+N+Q=P。AB6重心原理從P相也可分解出M，N，Q三相。79（2）交叉位置 P點(diǎn)不在MNQ三角形內(nèi)，在三角形某一條邊的外側(cè)，并且在另二條邊的延長(zhǎng)線范圍內(nèi)。r（3）共軛位置 P點(diǎn)在三角形MNQ一頂點(diǎn)的外側(cè)，并且在形成此頂點(diǎn)的二條邊的延長(zhǎng)線范圍內(nèi)。80若P點(diǎn)為液相組成Lp：則重心位置：M+N+Q=Lp，低共熔過(guò)程； AB舉例交叉位置：Lp+Q= M+N，一次轉(zhuǎn)熔過(guò)程；共軛位置：Lp+Q+ N= M，二次轉(zhuǎn)

39、熔過(guò)程。81一、具有一個(gè)低共熔點(diǎn)的三元系統(tǒng)相圖特點(diǎn)：液相完全互溶，固相完全不互溶，只有一個(gè)低共熔點(diǎn)。1相圖分析（1）立體圖三方棱柱體以濃度三角形為底，垂直于濃度三角形平面的縱坐標(biāo)表示溫度。三元凝聚系統(tǒng)相圖基本類型82三條棱：分別表示純組分A、B、C及其熔點(diǎn)；三個(gè)側(cè)面：表示三個(gè)最簡(jiǎn)單的二元A-B、B-C、C-A系統(tǒng)的狀態(tài)圖及相應(yīng)的低共熔點(diǎn)E1、E2、E3。 TACB83曲面：即液相面AE1EE3、BE2EE1、CE3EE2，分別由各純組分所在二元系統(tǒng)的二條液相線發(fā)展而來(lái)。在液相面上，P=2，f=2；界線：每二個(gè)液相面相交得到的三條空間曲線E1E、E2E、E3E。在界線上同時(shí)飽和著二種晶相，存在三

40、相平衡狀態(tài)（P=3，f=1）； 低共熔點(diǎn)：三條界線的交點(diǎn)。在低共熔點(diǎn)上同時(shí)飽和著三種晶相，存在四相平衡狀態(tài)：P=4，f=0，三元無(wú)變量點(diǎn)；固相面：過(guò)三元低共熔點(diǎn)平行于底面作一平面即固相面，固相面以下全部是固相。84（2）投影圖初晶區(qū)：液相面的投影，P=2，f=2；界線：空間界線投影為平面界線e1E、e2E、e3E，e1、e2、e3分別為三個(gè)二元系統(tǒng)的低共熔點(diǎn)。在界線上P=3，f=1；平面投影圖AB溫度表示方法：特殊點(diǎn)：無(wú)變量點(diǎn)，熔點(diǎn)等可直接在圖上表示出或單獨(dú)列表；界線上：用箭頭表示溫度下降的方向；85初晶區(qū)：用等溫線表示（截取等溫面與液相面的交線，然后投影到底面上）。由等溫線的疏密可判斷液相面

41、的陡勢(shì)。（如圖t1，t2 ）862冷卻析晶過(guò)程（1）立體圖：熔體M在C的液相面上方，t1溫度，LC方向？液相沿CCMM平面與液相面的交線l1l3變化，析出A、C二晶相E點(diǎn)（析出A、C、B三種晶相）液相消失。繼續(xù)冷卻，S（固相）在C軸上，L（液相）沿液相面變化。MC87固相S：從C軸S3點(diǎn)（液相在l3點(diǎn)）CCAA面上S4點(diǎn)棱柱內(nèi)S點(diǎn)。 在某一時(shí)刻，液相、固相的組成與系統(tǒng)總組成點(diǎn)M成杠桿關(guān)系。 MC88（2）投影圖液相在初晶區(qū)：LC，沿CM連線的延長(zhǎng)線變化至D點(diǎn)；固相S：在C點(diǎn)不動(dòng)；液相在界線上：LC+A，沿界線e3E向E點(diǎn)變化；固相S：沿CA連線變化，L、S與系統(tǒng)點(diǎn)M成杠桿關(guān)系；液相在低共熔點(diǎn)上

42、： LC+A+B固相S：CFM 結(jié)晶過(guò)程結(jié)束。FMD結(jié)晶路程AB89熔體M析晶過(guò)程表達(dá)式： 液相點(diǎn)：固相點(diǎn)：f=2 f=1 f=0FMD結(jié)晶路程AB903各相量計(jì)算當(dāng)液相組成剛到D點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)二相共存，L+C，C(s) M D(L)FMD結(jié)晶路程AB91當(dāng)液相組成剛到E點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)三相共存，L+C+A， F(s) M E(L)FMD結(jié)晶路程AB92二、有一個(gè)一致熔二元化合物的三元系統(tǒng)相圖 在三元系統(tǒng)中某二個(gè)組分間生成的化合物叫二元化合物。如圖：AB邊上有一個(gè)一致熔化合物S。圖中虛線為A-B二元側(cè)面上的二元相圖，該相圖上共有4個(gè)初晶區(qū)，5條界線，2個(gè)低共熔點(diǎn)E1和E2。 生成一個(gè)一致熔二元化合物的三

43、元系統(tǒng)相圖 93劃分副三角形： 由穩(wěn)定化合物S與組分C可形成新的二元系統(tǒng)，連接CS將原始系統(tǒng)ABC分為二個(gè)分三元系統(tǒng)ASC和BSC，相應(yīng)的三角形稱為副三角形。連線CS與界線E1E2的交點(diǎn)m點(diǎn)是C-S二元系統(tǒng)中的低共熔點(diǎn)，同時(shí)m點(diǎn)又是界線E1E2上的溫度最高點(diǎn)。94一致熔化合物的特點(diǎn)： 化合物的組成點(diǎn)位于其初晶區(qū)內(nèi)，這是所有一致熔二元或一致熔三元化合物在相圖上的特點(diǎn)。 原始配料在 ASC內(nèi)，液相在E1結(jié)束析晶，產(chǎn)物A、S、C；原始配料在 BSC 內(nèi)，液相在E2結(jié)束析晶，產(chǎn)物B、S、C 。95三、有一個(gè)不一致熔二元化合物的三元系統(tǒng)相圖1相圖介紹如圖，AC邊、BC邊均為簡(jiǎn)單二元系統(tǒng)，AB邊上有一個(gè)不

44、一致熔化合物S?；衔颯的組成點(diǎn)不在其初晶區(qū)內(nèi)，這是所有不一致熔二元或三元化合物的特點(diǎn)。96劃分副三角形： 由于S是不穩(wěn)定化合物，不能與組分C形成真正的二元系統(tǒng)，連線CS不能將原始系統(tǒng)ABC分為二個(gè)真正的分三元系統(tǒng) 。界線與無(wú)變量點(diǎn)：連線CS分三角形ABC為三角形ASC和BSC，E點(diǎn)位于其三角形ASC內(nèi)；而P點(diǎn)位于三角形BSC之外。97在無(wú)變量點(diǎn)上進(jìn)行的過(guò)程： E點(diǎn)為低共熔點(diǎn)，液相在E點(diǎn)進(jìn)行的過(guò)程為： LE A+S+C； P點(diǎn)為轉(zhuǎn)熔點(diǎn)，在P點(diǎn)進(jìn)行的過(guò)程為： LP+B S+C982判讀三元相圖的幾條規(guī)則（1）連線規(guī)則 將一界線(或其延長(zhǎng)線)與相應(yīng)的連線(或其延長(zhǎng)線)相交，其交點(diǎn)是該界線上的溫度最

45、高點(diǎn)。界線e2P，連線BC，交點(diǎn)e2，所以e2點(diǎn)是界線e2P上的溫度最高點(diǎn)；界線EP，連線SC，延長(zhǎng)界線與連線SC相交，交點(diǎn)在P點(diǎn)右側(cè)，所以溫降箭頭從P點(diǎn)指向E點(diǎn)； 99 界線E2P與相應(yīng)連線AS不直接相交，需延長(zhǎng)連線與界線E2P交于m1點(diǎn)，m1點(diǎn)是界線上的溫度最高點(diǎn)。 100（2）切線規(guī)則 將界線上某一點(diǎn)作切線與相應(yīng)的連線相交，如交點(diǎn)在連線上，則表示界線上該處具有低共熔性質(zhì)；如交點(diǎn)在連線的延長(zhǎng)線上，則表示界線上該處具有轉(zhuǎn)熔性質(zhì)，遠(yuǎn)離交點(diǎn)的晶相被回吸；如圖：界線e1E是共熔界線； 界線pP是轉(zhuǎn)熔界線。 101圖示，界線E2P有二種情況：a) 在E2F段，交點(diǎn)在連線上，E2F段具有共熔性質(zhì)；b)

46、 在FP段，交點(diǎn)在AS的延長(zhǎng)線上；所以FP段具有轉(zhuǎn)熔性質(zhì)，冷卻時(shí)，遠(yuǎn)離交點(diǎn)的A晶相被回吸，析出S晶體。F點(diǎn)是界線上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。102（3）重心規(guī)則 無(wú)變點(diǎn)處于其相應(yīng)副三角形的重心位，則該無(wú)變點(diǎn)為低共熔點(diǎn)； 無(wú)變點(diǎn)處于交叉位，為單轉(zhuǎn)熔點(diǎn)；無(wú)變點(diǎn)處于共軛位，為雙轉(zhuǎn)熔點(diǎn)。如圖： 無(wú)變點(diǎn)E1 、E2 ，是低共熔點(diǎn)； 無(wú)變點(diǎn)P，交叉位，P點(diǎn)是單轉(zhuǎn)熔點(diǎn)。103根據(jù)界線的溫降方向判斷無(wú)變點(diǎn)的性質(zhì)：a) 低共熔點(diǎn)：三條界線的溫降箭頭都指向該點(diǎn)；b) 單轉(zhuǎn)熔點(diǎn)(雙升點(diǎn))：二條界線的溫降箭頭指向它，另一條界線的溫降箭頭背向它。104c) 雙轉(zhuǎn)熔點(diǎn)(雙降點(diǎn))： 一條界線的溫降箭頭指向它，另二條界線的溫降箭頭背向它。所

47、析出的晶體是溫降箭頭背向它的二條界線所包圍的初晶區(qū)的晶相。105（4）三角形規(guī)則 原始熔體組成點(diǎn)所在三角形的三個(gè)頂點(diǎn)表示的物質(zhì)即為其結(jié)晶產(chǎn)物；與這三種物質(zhì)相應(yīng)的初晶區(qū)所包圍的三元無(wú)變點(diǎn)是其結(jié)晶結(jié)束點(diǎn)。如圖：組成點(diǎn)在三角形SBC內(nèi)，結(jié)晶產(chǎn)物必是S、B、C。結(jié)晶結(jié)束點(diǎn)為P點(diǎn)；組成點(diǎn)在三角形ASC內(nèi)，結(jié)晶產(chǎn)物是A、S、C。結(jié)晶結(jié)束點(diǎn)為E點(diǎn)。1063、結(jié)晶過(guò)程分析配料1：液相點(diǎn)：固相點(diǎn)：f=0107配料2：液相點(diǎn)： f=2 f=1 f=0 f=0固相點(diǎn)：108配料3： 液相點(diǎn)：固相點(diǎn)： f=2 f=1 (B消失，f=2,穿相區(qū)) f=1 f=0109四、形成一個(gè)高溫分解，低溫穩(wěn)定二元化合物的三元系統(tǒng)相

48、圖 化合物S由A、B二組分低溫下固相反應(yīng)得到，在三元相圖上所處的初晶區(qū)在低溫區(qū)。S在A-B二元系統(tǒng)中不能由熔體直接結(jié)晶析出，但在三元系統(tǒng)中，其初晶區(qū)的液相面可能降到TR溫度以下，可從三元熔體中直接析出S晶體。 S的初晶區(qū)在低溫區(qū)110相圖特點(diǎn)： 圖中有三個(gè)無(wú)變點(diǎn)P、E、R，但只能劃出與P、E點(diǎn)相應(yīng)的副三角形；R點(diǎn)沒(méi)有對(duì)應(yīng)的副三角形; 三角形內(nèi)任一組成的熔體，冷卻結(jié)晶只能在P點(diǎn)或E點(diǎn)結(jié)束，不能在R點(diǎn)結(jié)束結(jié)晶過(guò)程。與R點(diǎn)液相平衡的三晶相A、S、B組成點(diǎn)在同一直線上。111無(wú)變點(diǎn)性質(zhì)：E點(diǎn)：低共熔點(diǎn)，L=B+S+C;P點(diǎn)：?jiǎn)无D(zhuǎn)熔點(diǎn)或雙升點(diǎn)，L+A=S+C；R點(diǎn)：沒(méi)有對(duì)應(yīng)的副三角形，由界線溫降方向判斷為雙轉(zhuǎn)熔點(diǎn)或雙降點(diǎn)，在R點(diǎn)有： LR+A+B=S；11