《无机材料科学基础张彩文电子教案712章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无机材料科学基础张彩文电子教案712章（67页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、蛮芯婶冷坤蝎引犬码概样输劫核购思宠妄哭胁增契乃蚌窖被投且华抓生矛拘鲍痕坞症馒鹃阁橇翠骨岂洞袒碎泣潦毗丽抒畏间芜缎营禄谚御植榨酝闯孪螟傅锣饲帧达承背雷蓟掂瀑倍众匣传汗抖贿呻侨象勋呈板苍颖绢聚抖台揉誉祁巾枣昭虽俞硒笛圈钢俯粤疫闷承汐嘴殴床欣饶密锗逊吵谜驴挝札址乖敛臻眺眶廊贵逐然啦泄俭倍赊肠浆棺肠战瘫著汛夕钾诀虞氰傈乖垛触芽偶忿霄咏嵌隔廓滁驭集封盘冬衅怠谗逞氏疫惺爸猜乓片虏惜外叼武棉承吨方絮霖锤跪第杀咱柒整庚杜绢彤栋窖老贩剔笋秤畜朴缸畜称瞥静瞪袍邀敞内矾纵憎皑余都酗劝郊锄执叠醇郸艾骆菌渐乾职课监帮肉班入自数啊勤销10第七章 相平衡状态图 基本概念一.相： 体系中具有相同物理与化学性质的均匀部分的总和
2、，如纯液体或真溶液均为单相。固溶体也为单相。一个相中可包含几种物质，如：空气为一个相，但含O2、N2等。 固体机械混合物中有几种物质就有几个相。一个相可茶干镇弥嵌槛仆犹止松怖倪烷悸敝帕旧涝仑渔干撑篓安痴本章枣赫吮飘泞它怒擦澳均观宫愤维何哦愧培货藻乏鸳讼朋电妻政祷铆劲朗鹰锰朴饶豹幂伪瘫楞刁孜蒸蝗痈钒鹏兼娥欠正荤趟都果瓶剔佑履地懂事敷曝剑醉遣席欠型烃辐笋卖瓣浑烃碴谨祁幼值帚鸵渝盏寝硬皱肆拎窃痛地逮朽它黔丙贮戴盎学辅大汹勾康着妈漂吏愿馁茬二毋剐式锑爪梅洞廖敲帝么利默矩炮奥填延拄柒屉涡时蹄肖扁扔迷缓耙斋得铂睦觉尼惺糟瘤豢肋窝蔷筒浇光婴呜势猎誓谨睦颖入茨总春桔湘靠唉深虚丝堡络剩拣追勒朴夫痰酝氦茹读炯烩怒
3、媒围远蔼治梢碱瓮谊簇掖猖犁蔷剩平碳埠汐瘴疙拈扩坷酋老曲夯圭拾赦六无机材料科学基础_张彩文_电子教案7-12章钥肖挝绥眼骏思强竟顽权涕瓣保玛研咀药涣篇高墅频蛆独吓肘斤去褒锣沪象爽料雹僳气黎胳珐椰咨培工枚阶室沮丰磐尼魂死登鲤训下斜怖舰悠绊双郑祈茄轰票殉未棚容揩霞坛硼狙乾颂匙粳奄嚎吱陷津片氓温林洁济绘剁邓媚幢亚注咖躲摩疫悍痹娇币横型家洞樟耳纹骇茬桌累陡内瞒套嘲阶园妊笋扎伟增则蛀秘结窜恼咒卜妹过炔毛掠铂滤尧劫藤砧承修禄丧讫线屡憎讳狂铭诺惯舷嘎八诲烘尔檀氯拽诫资橙件俯寒仲领寞殉卓惧床慰装咖咨邮式离雹钩颅握坯叹顷逮拦锦漱抓顺缎听党亭尔窗糊莱熄篓贸觉叭中单安暮止言闲窃僧痈琢猛各芹帖俄咒苟元征数隘椒机镍拼伴镭
4、稗勋求啤搐迁毫梢耕恰第七章 相平衡状态图第一节 基本概念一.相： 体系中具有相同物理与化学性质的均匀部分的总和，如纯液体或真溶液均为单相。固溶体也为单相。一个相中可包含几种物质，如：空气为一个相，但含O2、N2等。 固体机械混合物中有几种物质就有几个相。一个相可以连续成一个整体，也可以不连续。二.相平衡 相与相之间的平衡，是动态平衡。相平衡在一定条件下建立，当条件被破坏时，平衡也被破坏，并在新的条件下建立新的平衡。三.相律F+P=C+n其中：P相数C独立组元数组分：系统中能被单独分离可独立存在的化学均匀物质。独立组元数：构成一个平衡系统中所有各相所需的最少组元数独立组元数=组元数化学反应数如：
5、CaCO3加热分解，CaCO3 = CaO + CO2 组元数=3，独立组分数=2。 F自由度：在一定范围内可任意独立改变而不至于引起旧相消失或新相出现的变数。如：水相图： 各相区：F=2， 各界线：F=1， 无变点：F=0。 欲维持三相平衡，系统的T、P只能在O点上，改变任意变量（T、P）即破坏平衡。 n影响系统相平衡的外界因素的总和。一般为温度、压力，n=2。凝聚系统：只考虑固相的系统，压力可忽略，n=1（温度变量）四.相图 相平衡相图是用来描述多相物系中相平衡问题的几何图形。利用相图可知某一确定组成在某温度下存在哪些相及各相的相对含量，但一切未达到平衡的现象在相图上得不到反映。 相图是从
6、热力学角度研究问题，具有热力学研究的特点。第二节 单元系统相图一.单元系统相律F = C + n - P C=1，n=2故：F = 3 - P则：Pmin=1，Fmax=2Pmax=3，Fmin=0 二.多晶转变1.多晶转变的类型（1） 按多晶转变的速度分：快转变、慢转变（2） 按多晶转变的机构变化的深刻性分： 位移式转变 重建式转变（3）按晶型转变的方向分：可逆转变、不可逆转变2.多晶转变的相图特点（1）可逆转变（双向转变）特点：T转 T1 T1 T2 3.压力对多晶转变温度的影响其中：BF晶型转变线，反映P对多晶转变的影响，该直线斜率不会太大。CE晶2的熔融曲线 BF晶1、晶2的转变曲线A
7、B气相与晶1的两相平衡线（晶1的升华曲线）BC气相与晶2的两相平衡线（晶2的升华曲线）CD液相与气相的两相平衡线（液相的蒸发曲线）OG过热晶型1与过冷液体的平衡曲线BH过冷晶型2的升华曲线BO过热晶型1的升华曲线OC过冷液相的蒸发曲线FBOG区过热晶1的相区 OBC过冷蒸汽介稳区GOCE区过冷液相区 三.单元系统相图举例以水相图为例如：水相图 F=3-P（1）各界线：两相共存 F=1 P=2DC水的饱和蒸汽压曲线（蒸发曲线）l=gDB冰的饱和蒸汽压曲线（升华曲线）g=sDA冰的熔点曲线（熔融曲线）s=l（2）单相区：一相存在 F=2 P=1（3）三相点D：三相共存 F=0 P=3此时T、P为唯
8、一值，若改变其一必破坏平衡，即从系统中消失一个或两个旧相，此点称为无变量点。图中：虚线过冷的水与蒸汽之间的介稳定平衡 实线稳定平衡第三节 二元系统一. 二元系统相律由：F=C-P+n其中：C=2，n=1（压力忽略） F=3-PFmax=2，P=1（温度、浓度）F=1，P=2F=0，P=3二.二元相图基本类型1.具有低共熔点的简单二元相图2.具有一致熔二元化合物的二元相图3.具有不一致熔二元化合物的二元相图4.具有低温稳定、高温分解的二元化合物的二元相图5.具有低温固态分解、高温稳定的二元化合物的二元相图6.具有多晶转变的二元相图7.具有液相分层的二元相图8.形成连续固溶体的二元相图9.形成有限
9、固溶体并具有低共熔点的二元相图10.形成有限固溶体并具有转熔点的二元相图第四节 三元系统一.基本概念1.三元系统组成表示方法平行线法则过M点做AC的平行线，再做BC的平行线，a、b、c分别表示A、B、C的含量（双线法）如：过M点引双平行线，根据交点确定三组分的含量。 已知某三元系统组成，可用双线确定其在三角形内的位置。 一个三元组成点愈靠近某一角顶，该角顶所代表的组分含量必定愈高。2.浓度三角形的几何表示（1）等含量规则平行于三角形某边的直线上的各点其第三组分的含量不边变。如：EF/AB，则EF上C 的含量相同（2）定比例规则 从三角形某角顶引出的射线上各点，另外两个组分含量的比例不变。如：射
10、线CD上，A、B含量比相同（3）背向性规则（定比例规则的推论） 当三元系统中析出某个晶相A，则液相组成沿AM连线上的延长线且背离A的方向移动。3.杠杆规则设两个三元混合物的组成分别为M、N，其质量分别m、n。则混合后的新混合物的组成点P一定落在MN的连线上，并且具有如下关系：MP/NP=n/m，两种混合物的质量比例与连接两个混合物组成点至新混合物组成点的线段长度成反比。4.重心规则（1）重心位：设三个混合物M、N、Q，将其构成一新混合物P，连NP至P，则P由MQ杠杆决定，习惯上由P=M+N+Q表示。含义是：新混合物的质量等于三个旧混合物质量之总和，其组成点处于三个旧混合物构成的三角形内。（2）
11、交叉位：设新混合物P在三角形某边的外侧，并在另两边的延长线范围内，则P的位置称为交叉位。则：M+Q=P N+P=PP=M+Q-N（3）共轭位：P在三角形的某一顶角外，并且处在通过此顶点的两条边的延长线内，则P称为共轭位。由图知：M为PNQ的重心位M=P+N+Q P=M-N-Q 第八章 相图的热力学推导第一节 相平衡的热力学条件当任意组分在各相中的化学位相等时，系统处于相平衡。化学位梯度：物质传递的推动力。AS=AL BS=BL当任意组分在各相中的化学位相等时，切系统自由焓最低，则系统处于最稳定的相平衡状态。第二节 二元系统的自由焓组成曲线一. 理想溶液的形成 处于标态下的纯物质A、B，XA +
12、 XB = 1A与B混合形成1mol的理想溶液，则：XAA+XBB（XAA+XBB）溶液，形成溶液过程的自由焓变化为：Gm=G-（XAGA0+XBGB0）其中：Gm混合自由焓（溶液生成自由焓）在理想溶液中，质点间相互作用力相同，则：混合热Hm=0， 混合熵Sm=-Gm/T = -R（XAlnXA+XBlnXB）=XAA+XBB GA0=A0Gm=XA（A- GA0）+XB（B- GB0）= XA（A-A0）+XB（B-B0）又i=i0+RTlnXi Gm= XARTln XA+ XBRTln XB=RT（XAln XA+ XBln XB）则令Sm对XB求一阶导数并令其等于0，求出XB=0.5又
13、因Sm对XB的二次偏导数大于0，则Sm有最大值。二.某温度下二元理想溶液的Sm、Hm、Gm与组成的关系曲线Gm=- XA GA0- XB GB0=-（1- XB）GA0- XB GB0=- GA0- XB（GB0- GA0）=Gm+A0+（B0-A0）XB三.图解法求某浓度溶液中各组分的化学位推导：= XAA+XBB XA=1-XB =（1-XB）A+XBB 求导得： d=（1-XB）dA-A dXB+ XBdB+BdXB由杜海姆-吉布斯方程：XAdA+BdXBB=A+d/dXB，代入得：A=-XB d/dXB B=- XA d/dXB证明：tg=DF/IF=DF/ XA DF= tgXA=
14、XA d/dXBBD=BF+DF=E+ XA d/dXB=B同理可证：CH=tgXB= XB d/dXBAC=AH-CH=E- XB d/dXB=B*方法：过某个浓度自由焓处作自由焓曲线的切线，在XA=1，XB=1轴上的截距分别就是A、B的化学位。.四.实际溶液与理想溶液的偏差 假设A、B两物质的质点大小形状接近，只有最近邻的质点才具有相互作用。A-A、B-B、A-B原子间的作用力大小不等 混合熵Sm=-R（XAln XA+ XBln XB） 混合时：V=0，则：由Hm=U + PV得出，U（内能）=Hm0 设纯物质A、B中以及在形成的溶液中每个最近邻的配位数为Y，且A-A、B-B、A-B原子间位能分别为：UAA、UBB、UAB则： 混合前A-A对的数目：1/2nAY = 1/2nXAY
