物理化学经典课件相图

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上一内容下一内容回主目录返回2020/1/285.3.2.2相图分析(1)几何结构(2)相态分析(3)杠杆规则的应用上一内容下一内容回主目录返回2020/1/28Cd-Bi二元相图分析有三个特殊点:A点,纯Bi(s)的熔点H点,纯Cd(s)的熔点E点,Bi(s)+Cd(s)+l三相共存时的液相相点。因为E点温度均低于A点和H点的温度,称为低共熔点(eutecticpoint)。在该点析出的混合物称为低共熔混合物(eutecticmixture)。它不是化合物,由两相组成,只是混合得非常均匀。E点的温度会随外压的改变而改变。上一内容下一内容回主目录返回2020/1/28E点:a)共晶点;b)三相共存时的液相相点;c)最低共熔点。共晶体:•1.组成同E点;•2.复相组织;•3.熔化温度低,所以又称最低共熔混合物。Cd-Bi二元相图分析上一内容下一内容回主目录返回2020/1/28Cd-Bi二元相图分析有三条多相平衡曲线:1.ACE线,Bi(s)+l共存时,熔液组成线。2.HFE线,Cd(s)+l共存时,熔液组成线。3.BEM线,Bi(s)+Cd(s)+l三相平衡线,三个相的组成分别由B,E,M三个点表示。上一内容下一内容回主目录返回2020/1/28Cd-Bi二元相图分析图上有4个相区:1.AEH线之上,熔液(l)单相区,2*f2.ABE之内,Bi(s)+l两相区,1*f3.HEM之内,Cd(s)+l两相区,1*f4.BEM线以下,Bi(s)+Cd(s)两相区,1*f上一内容下一内容回主目录返回2020/1/28Cd-Bi二元相图分析质量为W的体系P降温过程中能够析出多少纯B,多少共晶体?杠杆规则的应用上一内容下一内容回主目录返回2020/1/28水-盐相图上一内容下一内容回主目录返回2020/1/28溶解度法绘制水-盐相图以体系为例,在不同温度下测定盐的溶解度,根据大量实验数据,绘制出水-盐的T-x图。4242SO)(NH-OH图中有四个相区:LAN以上,溶液单相区LAB之内,冰+溶液两相区NAC以上,和溶液两相区s)(SO)NH(424BAC线以下,冰与两相区s)(SO)NH(424上一内容下一内容回主目录返回2020/1/28溶解度法绘制水-盐相图上一内容下一内容回主目录返回2020/1/28溶解度法绘制水-盐相图图中有三条曲线:LA线冰+溶液两相共存时,溶液的组成曲线,也称为冰点下降曲线。AN线+溶液两相共存时,溶液的组成曲线,也称为盐的饱和溶度曲线。s)(SO)NH(424BAC线冰++溶液三相共存线。s)(SO)NH(424上一内容下一内容回主目录返回2020/1/28溶解度法绘制水-盐相图图中有两个特殊点:L点冰的熔点。盐的熔点极高,受溶解度和水的沸点限制,在图上无法标出。A点冰++溶液三相共存点。溶液组成在A点以左者冷却,先析出冰;在A点以右者冷却,先析出。s)(SO)NH(424s)(SO)NH(424上一内容下一内容回主目录返回2020/1/28水-盐冷冻液在化工生产和科学研究中常要用到低温浴,配制合适的水-盐体系,可以得到不同的低温冷冻液。例如:NaCl(s)-OH2)s(CaCl-OH22KCl(s)-OH2水盐体系低共熔温度252K218K262.5K257.8KCl(s)NH-OH42在冬天,为防止路面结冰,撒上盐,实际用的就是冰点下降原理。上一内容下一内容回主目录返回2020/1/28结晶法精制盐类例如,将粗盐精制。首先将粗盐溶解,加温至353K,滤去不溶性杂质,设这时物系点为S。424SO)NH(冷却至Q点,有精盐析出。继续降温至R点(R点尽可能接近三相线,但要防止冰同时析出),过滤,得到纯晶体,滤液浓度相当于y点。424SO)NH(母液中的可溶性杂质过一段时间要作处理,或换新溶剂。再升温至O点,加入粗盐,滤去固体杂质,使物系点移到S点,再冷却,如此重复,将粗盐精制成精盐。上一内容下一内容回主目录返回2020/1/28结晶法精制盐类上一内容下一内容回主目录返回2020/1/285.3.2.3应用举例混合物分离上一内容下一内容回主目录返回2020/1/285.3.3液态完全互溶、固态完全互溶•固溶体:固态溶液,两组分的原子、分子大小相当,晶体结构相似,可以互相替代晶格中的位置。•特点:a)为一相,存在浓度;b)与固体混合物不同分类:完全互溶固溶体、部分互溶固溶体。•结构:(1)置换式固溶体;如:康铜(60%Cu,40%Ni)(2)间隙式固溶体。---生成连续固溶体类型上一内容下一内容回主目录返回2020/1/28以Au-Ag二元系为例。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,称为完全互溶固溶体。Au-Ag,Cu-Ni,Co-Ni,NaCl-AgCl等体系属于这种类型。5.3.3.1类型1:完全互溶固溶体的相图上一内容下一内容回主目录返回2020/1/285.3.3.1.1作图---热分析法b点:(1)相变点;(2)开始凝固温度点;(3)液相相点。c点:(1)相变点;(2)凝固结束温度点;(3)(与液相共存的)α相相点。上一内容下一内容回主目录返回2020/1/28完全互溶固溶体的相图上一内容下一内容回主目录返回2020/1/285.3.3.1.2相图分析(1)几何结构;(2)相态分析;(3)杠杆规则的应用;(4)绘制冷却曲线。扁豆型上一内容下一内容回主目录返回2020/1/28完全互溶固溶体的相图梭形区之上是熔液单相区,之下是固体溶液(简称固溶体)单相区,梭形区内是固-液两相共存,上面是液相组成线,下面是固相组成线。上一内容下一内容回主目录返回2020/1/28完全互溶固溶体的相图当物系从A点冷却,进入两相区,析出组成为B的固溶体。因为Au的熔点比Ag高,固相中含Au较多,液相中含Ag较多。继续冷却,液相组成沿线变化,固相组成沿线变化,在点对应的温度以下,液相消失。21AAA21BBB2B上一内容下一内容回主目录返回2020/1/28注意纯物质凝固温度恒定;混合物凝固温度不断变化,有开始凝固温度及凝固终了温度。一般,开始凝固温度即熔化终了温度;凝固终了温度即开始熔化温度。上一内容下一内容回主目录返回2020/1/28偏析枝晶偏析固-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,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。由于固相组织的不均匀性,会影响合金的性能。上一内容下一内容回主目录返回2020/1/28退火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。这是金属工件制造工艺中的重要工序。上一内容下一内容回主目录返回2020/1/28淬火淬火(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。上一内容下一内容回主目录返回2020/1/28淬火这是因为经淬火后,钢主要以马氏体存在,而这种不平衡组织之所以能在常温下稳定存在,是因为钢的相变温度滞后高达数百度,使得有序晶格较难发生逆转变。以上原理也常用于硅酸盐水泥的生产中。如硅酸三钙是水泥中极宝贵的晶相,但它只能在1523-2062K之间稳定存在,因此,必须采用急冷的方法以减少其在1523K附近的停留时间。

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