第3章二組元材料的熱力學(xué)

1、第3章二組元材料的熱力學(xué)第3章 二組元材料的熱力學(xué) 3.1 兩相平衡兩相平衡的基本判據(jù)即平衡態(tài)判據(jù)（Equilibrium state criterion）是體系的Gibbs自由能為極小值（min），即第3章 二組元材料的熱力學(xué) 3.1 兩相平衡A-B二元系，在P、T一定時(shí)，如圖3.1所示，在a與g 兩相平衡共存的狀態(tài)下，根據(jù)平衡態(tài)判據(jù)應(yīng)該有：第3章 二組元材料的熱力學(xué) 3.1 兩相平衡如圖3.2（見下頁）所示，兩相平衡的化學(xué)勢(shì)相等條件也稱作公切線法則(Common tangent law)：平衡兩相的摩爾自由能曲線公切線的切點(diǎn)成分是兩相平衡成分，兩切點(diǎn)之間成分的體系（合金）處于兩相平衡狀態(tài)。

2、第3章 二組元材料的熱力學(xué) 3.2 固-液兩相平衡A-B二元系固-液兩相（a -L）平衡的條件為：第3章 二組元材料的熱力學(xué) 3.2 固-液兩相平衡當(dāng)固、液兩相均用正規(guī)溶體近似描述時(shí)，固-液兩相的化學(xué)勢(shì)可以獲得具體表達(dá)式，因此可以獲得液-固相線的方程式。兩相的化學(xué)勢(shì)為：第3章 二組元材料的熱力學(xué) 3.2 固-液兩相平衡如圖3.3所示，當(dāng)溫度處于熔點(diǎn)TA附近時(shí)，可以認(rèn)為第3章 二組元材料的熱力學(xué) 3.2 固-液兩相平衡圖3.3第3章 二組元材料的熱力學(xué) 3.2 固-液兩相平衡圖3.3第3章 二組元材料的熱力學(xué) 3.3 溶解度曲線以A為溶劑，以B為溶質(zhì)的溶體相A(B)中第二相是純組元B，即B中不溶

3、解組元A。此時(shí)的兩相平衡分析如圖3.9所示。如果把固溶體相稱做a相，而組元B與溶體結(jié)構(gòu)不同，稱作b相，則兩相平衡時(shí)應(yīng)有3.3.1 第二相為純組元時(shí)的溶解度第3章 二組元材料的熱力學(xué) 3.3 溶解度曲線應(yīng)該指出，無論用怎樣的溶體模型，化學(xué)勢(shì)的一般形式為3.3.1 第二相為純組元時(shí)的溶解度第3章 二組元材料的熱力學(xué) 3.3 溶解度曲線純組元在固溶體中的溶解度的熱力學(xué)分析3.3.1 第二相為純組元時(shí)的溶解度第3章 二組元材料的熱力學(xué) 3.3 溶解度曲線對(duì)于溶解度不大的稀溶體， ，溶解度公式可以得到簡(jiǎn)化。此時(shí)第一個(gè)指數(shù)項(xiàng)可看做是與溫度無關(guān)的熵因子K (Entropy factor)，即3.3.1 第二

4、相為純組元時(shí)的溶解度第3章 二組元材料的熱力學(xué) 3.3 溶解度曲線圖3.10給出了按式（3.15）整理的Al基稀溶體中溶質(zhì)溶解度的實(shí)測(cè)結(jié)果與各溶質(zhì)的熵因子K。3.3.1 第二相為純組元時(shí)的溶解度第3章 二組元材料的熱力學(xué) 3.3 溶解度曲線如圖3.11所示，若A-B二元系中存在化合物中間相AmBn(q)，則溶體相a與化合物相q的平衡條件為3.3.2 第二相為化合物時(shí)的溶解度 第3章 二組元材料的熱力學(xué) 3.3 溶解度曲線圖3.11 3.3.2 第二相為化合物時(shí)的溶解度 第3章 二組元材料的熱力學(xué) 3.3 溶解度曲線當(dāng)溶體為稀溶體時(shí)，即 時(shí)，溶解度為3.3.2 第二相為化合物時(shí)的溶解度 第3章

5、二組元材料的熱力學(xué) 3.4 固溶體間的相平衡實(shí)際材料中的兩相均為固溶體，而且相互間處于平衡狀態(tài)的例子也很常見。高強(qiáng)度高拉伸性能的3-7黃銅等金屬材料都是典型實(shí)例。如果A-B二元系中的兩種固溶體a 和 b 相均為以A為基的固溶體當(dāng)a / b 平衡時(shí)，該兩相的化學(xué)勢(shì)相等，即第3章 二組元材料的熱力學(xué) 3.4 固溶體間的相平衡溶體中組元i的化學(xué)勢(shì)的一般表達(dá)式如下如果溶體摩爾自由能用正規(guī)溶體近似描述，則化學(xué)勢(shì)過剩項(xiàng)Ei可寫成第3章 二組元材料的熱力學(xué) 3.4 固溶體間的相平衡第3章 二組元材料的熱力學(xué) 3.5 相穩(wěn)定化參數(shù)眾所周知，按對(duì)Fe-M二元合金中g(shù) 相區(qū)的影響可以把M組元分為兩類，即擴(kuò)大g 相區(qū)的和縮?。ɑ蚍忾]）g 相區(qū)的，參見圖3.13。這是由M組元的奧氏體穩(wěn)定化參數(shù)決定的。各合金元素的奧氏體穩(wěn)定化參數(shù)的數(shù)值 如表3.2所示。第3章 二組元材料的熱力學(xué) 3.5 相穩(wěn)定化參數(shù)圖3.13第3章 二組元材料的熱力學(xué) 3.5 相穩(wěn)定化參數(shù)fcc結(jié)構(gòu)的元素大都屬于 former（奧氏體形成元素），下面通過圖解做進(jìn)一步說明。如圖3.14中former分