相图基本知识一元相课件

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,材料科学基础,秦文静,60215746,qq:78976819,E-mail：wjqin,材料科学基础秦文静,注意事项,考勤,以随机点名、随堂测验作为考勤，三次不到取消考试资格,作业,作为平时成绩的参考,考试,无划重点,课堂纪律,请尽量不要迟到早退，课堂上不许喧哗,课代表,注意事项 考勤,2,学习,工作,考研,毕业,报考材料学科的研究生的专业课,材料学科的基础,课程的重中之重,重要的指导意义,重要保障,材料科学基础,学习工作考研毕业报考材料学科的研究生的专业课材料学科的基础重,3,教学大纲,相平衡与相图,相图基本知识,合金相图，共晶相图,包晶相图，其他类型相图,铁碳相图,铁碳相图,三元相图,教学大纲 相平衡与相图,4,教学大纲,凝固,纯金属凝固，均匀形核 非均匀形核,固溶体结晶,溶质浓度分布，合金的成分过冷,主要凝固组织，共晶合金的凝固,共晶形成机制，非平衡凝固,教学大纲 凝固,5,教学大纲,固态相变,固态相变形核与长大,过饱和固溶体分解,共析转变,马氏体转变,贝氏体转变,教学大纲 固态相变,6,教学大纲,材料的变形与再结晶,单晶体的塑性变形,多晶体的塑性变形,材料的加工硬化,冷变形金属的回复与再结晶,教学大纲 材料的变形与再结晶,7,本节大纲,相与组元,2,相平衡,3,自由度与相律,4,单元系相图,5,背景知识,1,相图基本知识,本节大纲相与组元2相平衡3自由度与相律4单元系相图5背景知识,8,背景知识,宏观性能取决于微观结构,背景知识 宏观性能取决于微观结构,9,背景知识,材料的性能决定于内部的组织结构,C,无定形碳,石墨,金刚石,背景知识 材料的性能决定于内部的组织结构C无定形碳石墨金刚石,10,相与组元,材料由基本的,相,所组成,相是在一个体系中，,结构相同，成分和性能均一,，并以,界面,相互分开的均匀部分。,不同相之间必有界面分开（相界面），在相界面处的物质的性能发生突变。,（晶界）,相可以是单质，也可以是化合物,气体,液体 固体,同素异晶体,相与组元 材料由基本的相所组成,11,相与组元,材料的整体性能取决于,存在相的数目,它们的相对量,各相的成分与结构,相的尺寸和空间分布,材料的相依赖于,整体成分,温度和压力等变量,相与组元 材料的整体性能取决于,12,相与组元,组元,构成材料的最简单、最基本、可以独立存在的物质,将既不分解也不发生化学反应的稳定化合物也视为一种组元,元素（Fe，Si，C）,计量化合物（NaCl，Li,2,O，Si,3,N,4,）,一元系、二元系、三元系及多元系统,相与组元 组元,13,相与组元,水,苏打水,冰水,冰苏打水,一元系,H,2,O,单相,液,二元系,H,2,O CO,2,两相,气 液,一元系,H,2,O,两相,液 固,二元系,H,2,O CO,2,三相,气 液 固,相与组元水苏打水冰水冰苏打水一元系 H2O 二元系 H2O,14,相平衡,相平衡,每一个组元在各相中的化学势相等是多相系统处于热力学平衡的必要条件，也是其相平衡的必要条件（证明过程略）,机械平衡,热平衡,化学平衡,化学热力学平衡,各相,相平衡,化学势,各组元,相平衡 相平衡机械平衡热平衡化学平衡化学热力学平衡各相相平衡,15,相平衡,相平衡,宏观上系统中参与,相变,过程的各相长时间不再互相转化（指成分和相对量）时所达到的平衡。,相平衡属于动态平衡，微观上组元不停地通过各相界面进行迁移的速度相等。,相变：,一个相转变为其它相的过程。,相平衡 相平衡,16,自由度与相律,自由度,在平衡系统中,独立可变,的因素,温度、压力、相的成分,自由度数 f：自由度的最大数目,水：,温度、压力,f=2,自由度与相律 自由度,17,自由度与相律,相律,表示在平衡条件下，系统的自由度数、组元数和相数之间的关系，是系统的平衡条件的数学表达式。,相律数学表达式：,f = c - p + n,p：平衡相数 ； c ：体系的组元数；,f ：体系自由度数 ； n：温度和压力等因素,注：平衡状态下f0； p1,若 f0 系统处于非平衡状态,自由度与相律 相律,18,自由度与相律,纯金属（恒压下）：,当只有单相存在时：f,=,1 - 1 + 1 = 1，其自由度数为1，即温度是可以独立改变的；,当自由度 f = 0 时：0 = 1 - p + 1 即 p = 2，纯金属可以（液固）两相平衡共存，此时为恒温状态。,自由度与相律 纯金属（恒压下）：,19,自由度与相律,二元系金属（恒压下）：,两相平衡：f = 2 - 2 + 1 = 1，其自由度数为1，说明有一个可变因素，表明它在一定（T）范围内结晶；,三相平衡：f = 2 - 3 + 1 = 0，此时温度恒定，三相成分恒定不变，各因素恒定。,自由度与相律 二元系金属（恒压下）：,20,单元系相图,单元系 组元数 c = 1,f = c - p + 2,= 3 - p,p = 1 f = 2; p = 2 f = 1; p = 3 f = 0,水的相图,单元系相图 单元系 组元数 c = 1,21,单元系相图,纯铁的相图（同素异晶转变）,图中有4个特性点：,-Fe -Fe -Fe L相,单元系相图 纯铁的相图（同素异晶转变）,22,单元系相图,课堂练习SiO,2,的相图,单元系相图 课堂练习SiO2的相图,23,