《(材料科学基础)FH6-1-2节相平衡-单元相图》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(材料科学基础)FH6-1-2节相平衡-单元相图（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、n 0 绪论 n第1章 原子结构与结合键 Atomic Structure and binding bond n第2章 晶体学基础 Basis of Crystallography n第3章 晶体结构 Crystal Structure n第4章 晶体缺陷 Crystal defects n第5章 非晶体与准晶结构 Amorphous and Quasicrystal Structure n第6章 相图 Phase Diagram n第7章 固体扩散 Solid Diffusion n第8章 凝固与结晶 Solidification and Crystallization n第9章 烧结与聚合
2、 Sintering and Polymerization n第10章 固态 相变 Solid Phase Transformation 材料科学与工艺 的基础理论 第6章 相图 Phase Diagram 6.1 相图的基本知识 相与组织、 相图与相律 6.2 单元相图 (Unit phase diagram) 6.2.1 纯铁相图 6.2.2 SiO2相图 6.2.3 聚合物相图 6.3 二元相图 （Binary diagram） 6.3.1 匀晶相图与杠杆定律 6.3.2 二元共晶相图与共析相图 6.3.3 包晶相图与包析相图 6.3.4 其他类型二元相图 6.3.5 二元相图的几何规律
3、及分 析方法 6.3.6 铁碳相图 6.3.7 无机材料专业相图 6.4 三元相图 (Ternary diagram) 6.4.1 等边三角形的成 分表示法 6.4.2 三元相图中的基 本法则 6.4.3 三元匀晶相图 6.4.4 固态互不溶解的 三元共晶相图 6.4.5 三元相图的几何 规律及分析 6.4.6 典型的三元相图 6.5 相图热力学 *3 材料科学与工艺 的基础理论 材料科学核心问题？ 结构和性能，研究“为什么？” *4 材料科学基础 如何表征？ 相同组元的材料在不同工艺条件下， 结构、性能差别可以很大，成为不同材料。 “相图”表征材料结构（相 ）状态和成分、温度、压 力等的变化
4、规律。 影响材料性能的又一微观层次 -相和组织。 工具-相图 6 相图 清晰、直观、形象。 材料研究者的“地图”。 读图能力 材料科学基础核心内容 1结构（缺陷） 2相图 3扩散 4凝固理论 状态表达 特征 工艺基础理论 6.1 相图的基本知识 一、基本概念 组元 相 组织 6.1 相图的基本知识 一、基本概念 1、组元：composition, component, constitution 组成材料最基本的、独立存在的物质为组元。 组元 化学元素 化合物 金属元素Fe、Cu、Al等， 非金属元素C、N、O等 聚合物：单体 乙烯、丙烯、苯乙烯等碳氢化合物。 SiO2, Al2O3, CaO,
5、 SiC, Si3N4, B4C 等氧化物，碳化物、氮化物等。 一元系 二元系 三元系 多元系 纯铁、水等 黄铜（Cu-Zn）、 Fe- Fe3C等 Fe-Si-C MgO-Al2O3-SiO2 ZrO2-Al2O3-Y2O3 等 组元数 12 l相图： l二元相图：4000个（81%）（4950）； l三元相图：8000(5%)（161700）。工作量巨大。 l四元相图：1000（0.1%）（3921225） 问题：成分难控制，高熔点，难以达到相平衡 测定不准确需校准。 2、相：phase 系统中成分、结构相同，性能一致的均匀组成部分， 不同相之间有界面分开，相界处物质的性能发生突变。 UO
6、2中的晶粒和气孔 14 （1）相可以是单质， 或几种物质组成的均匀熔体或化合物。 气体物质：一般为一相 液体：互溶程度，一相或两相。 固态物质： 固溶体和非晶态玻璃是一种单相。 同素异构体 ：金刚石与石墨 （2）由界面分开的并不一定是两个不同的相。 晶界面：界面两侧性质不变化是同一种相。 工业纯铁 室温组织 退火H68黄铜 单相 ZSn11Cu6轴承合金 17 单相系统 二相系统 三相系统 多相系统 相数 工业纯铁 室温组织 可锻铸铁组织 3、组织：micro-structure 由各种不同含量、形态、分布的相所构成的图像。 种 类 数 量 尺 寸 形 状 分 布 相 组织 宏观组织 显微组织
7、 用肉眼和放大镜观察到的组织。 用显微镜观察到的组织。 光学显微镜，电子显微镜等。 组织 共析钢室温组织 20 同相，形态不同组织不同。 炒菜-炒钢 石墨烯玫瑰 （Graphene Rose） CVD 石墨烯， 团簇石墨烯片层卷曲缠绕-玫瑰花。 陈宗平（中科院先进炭材料研究部） 石墨烯丝绸 （Graphene Silk） 镍基高温合金钎焊焊缝 硼化物 形貌 镍基高温合金钎焊焊缝 硼化物 形貌 26 (a)片状珠光体 (b) 球状珠光体 共析钢的组织 +Fe3C 炒菜-炒钢 同相，形态不同组织不同 材料的性能 二、相图 1、相图（状态图或平衡图) 平衡条件下材料的相平衡状态 与成分、温度、压力等
8、外部条件的关系图。 各相之间平衡后热力学变量轨迹的几何表达。 H2O的相图（a）只有T变动 （b） T,P变动 2、相平衡 Phase Equalibrium 机械平衡：力 热平衡：温度 化学平衡：化学势 平衡 化学热力学 平衡 相平衡条件 d= 平衡系统中独立可变而不影响体系平衡状态的因素（ 强度变量）的最大数目。 f=2 f=1 3、自由度：freedom 温度、压力、组分的浓度、电场、磁场、重力场等。 H2O的相图 （a）只有T变动 （b） T,P变动 4、相律 Phase rule 系统的自由度数f和组元数目c、相的数目p以及对系统 平衡状态产生影响的外界因素数目n之间存在的关系。 f
9、=cpn 一般情况下只考虑温度和压力对系统平衡状态的影响： f=cp f=cp1 通常压力对液相、固 相等凝聚系统相的平 衡影响很小： 在平衡态下，f0, p1 Gibbs相律，1876年 三、研究相图的意义 （1）研制、开发新材料，确定材料成分。 （2）利用相图制订材料生产和处理工艺。 （3）分析平衡态的组织和推断不平衡态可能的组织。 （4）利用相图与性能关系预测材料性能。 （5）进行材料生产过程中的故障分析。 Fe- Fe3C 相图 1个相图 2条曲线 4把火 6.2 单元系相图 H2O的相图 T,P变动 单相区双相区三相区 同素异构转变。 化合物中(同分异构转变或多晶型转变)。 1.Fe的相图 2、SiO2系统相图 1大气压 36 37 38 3、聚合物相图 小结（以作业难度为准） 名词词概念 合金、组元、 固溶体与化合物、 相、组织、 组织组成物、 42 谢谢！
