三元系相圖簡介

1、9. 9. 三元系相圖簡介三元系相圖簡介f* = 3- - + 1= 4 ， min = 1 ， f*max= 3三維坐標三維坐標 等邊三角立柱等邊三角立柱ACBTTT等邊三角形等邊三角形組成三角形組成三角形三個立柱側(cè)面三個立柱側(cè)面二元相圖面二元相圖面組成三角形的邊組成三角形的邊二元組成二元組成組成三角形的頂點組成三角形的頂點純組元純組元一、三元系相圖組成的表示法一、三元系相圖組成的表示法BCAPaabbccCb = Bb=Pa：代表體系代表體系P中中A物的含量；物的含量；ba= Cc=Pb：代表體系代表體系P中中B物的含量；物的含量；Aa= cb=Pc：代表體系代表體系P中中C物的含量；物的

2、含量；1. 等含量規(guī)則等含量規(guī)則一組體系點同在平行于三角形某一一組體系點同在平行于三角形某一邊的線上，該則組體系中平行線對邊的線上，該則組體系中平行線對應的頂點組成含量相同。應的頂點組成含量相同。BCAbbPQR2. 定比規(guī)則定比規(guī)則凡位于通過頂點凡位于通過頂點(A)的任一直線上的的任一直線上的體系，其中頂點代表的組元含量不體系，其中頂點代表的組元含量不同，其余兩組元同，其余兩組元(B和和C)的的含量比含量比相相同，即：同，即：BCAaPQR)(C)(B)(C)(B)(C)(BQQPPRRcccccc 3. 杠桿規(guī)則杠桿規(guī)則由兩個三元體系由兩個三元體系(M和和N)混合得到的混合得到的新三元體系

3、點新三元體系點(O)一定在一定在M和和N的連的連線上，且滿足線上，且滿足杠桿規(guī)則：杠桿規(guī)則：BCAMONNMONMWWWNOWMOW ,5. 背向規(guī)則背向規(guī)則從一個三元體系中不斷取走某一組從一個三元體系中不斷取走某一組元，那么該體系的組成點將沿著原元，那么該體系的組成點將沿著原組成點與代表被取走組元的頂點的組成點與代表被取走組元的頂點的連線向著背離該頂點的方向移動連線向著背離該頂點的方向移動4. 重心規(guī)則重心規(guī)則由三個三元體系由三個三元體系(O、M和和N)混合得混合得到的新三元體系點到的新三元體系點(H)是是MON的的質(zhì)量重心。質(zhì)量重心。BCAMONGHBCAP二、簡單共晶三元系二、簡單共晶三

4、元系由三個組元兩兩構(gòu)成簡單二元共晶系組成的由三個組元兩兩構(gòu)成簡單二元共晶系組成的如：如：Pb-Sn-Bi系系 Pb熔點熔點: 327， Sn熔點熔點: 232， Bi熔點熔點: 271 Pb-Sn共晶溫度共晶溫度 182 , 共晶組成共晶組成 62%Sn (e1) Sn-Bi共晶溫度共晶溫度 139 , 共晶組成共晶組成 58%Bi (e2) Pb-Bi共晶溫度共晶溫度 128, 共晶組成共晶組成 45%Pb (e3)Pb-Sn-Bi共晶溫度共晶溫度 96 , 共晶組成共晶組成 15%Sn, 32% Pb (e) BiW1. 立體圖立體圖(1)點點,線線,面面,區(qū)分析區(qū)分析熔熔點點：三個，：三

5、個，f*=0二元共晶二元共晶點點：三個：三個 e1，e2， e3 ，f*=1三元共晶三元共晶點點：一個：一個e ，f* = 0，四相平，四相平衡共存衡共存(共晶反應共晶反應):l(e) = Pb(a) + Sn(b) + Bi(c) 冷冷熱熱455K*Pbf,T*Bif,T*Snf,TPbBiSne3e2e1e401K412KabcE3E2E1E*Pbf,T*Bif,T*Snf,TPbBiSne3e2e1e401K455K412KE3E2E1E 二元共晶二元共晶線線 (二次結(jié)晶二次結(jié)晶線線)：e1e：l = Sn(s) + Pb(s) e2e：l = Sn(s) + Bi(s)e3e：l =

6、Bi(s) + Pb(s) 液相液相線線：3*Pbf,3*Bif,2*Bif,2*Snf,1*Snf,1*Pbf,eTeTeTeTeTeT液相面液相面(初晶初晶面面)：初晶面初晶面初晶面初晶面初晶面初晶面Bi:Sn:Pb:*Bif,32*Bif,*Snf,21*Snf,*Pbf,31*Pbf,TeeeTTeeeTTeeeT三元共晶三元共晶面面：HGD，通過，通過 e 點點平行于底面平行于底面*Pbf,T*Bif,T*Snf,TPbBiSne3e2e1e401K455K412KHGDPbSnBiTTTe3ePbSnBiTTTe1ePbSnBiTTTe2e 二次結(jié)晶二次結(jié)晶面面：二元共晶線到三元共

7、晶線間的線：二元共晶線到三元共晶線間的線 段，從一個組元溫度軸，通過二次結(jié)晶線向另段，從一個組元溫度軸，通過二次結(jié)晶線向另一個組元溫度軸滑動，在空間所留下的軌跡一個組元溫度軸滑動，在空間所留下的軌跡面面。PbSnBiTTTe1e2e3e液相液相(單相單相)區(qū)區(qū)：液相面以上的空間：液相面以上的空間區(qū)域區(qū)域；兩相兩相區(qū)區(qū)：3個個液相面以下，二次結(jié)晶面以上的空間液相面以下，二次結(jié)晶面以上的空間區(qū)域區(qū)域；三相三相區(qū)區(qū)：3+1個個二次結(jié)晶面以下，三元共晶二次結(jié)晶面以下，三元共晶面以上面以上兩個固相兩個固相+液相液相三元共晶面以下三元共晶面以下 三個固相三個固相(2) 冷卻過程分析冷卻過程分析x x1：熔

8、體冷卻；熔體冷卻；x1：開始析出固態(tài)開始析出固態(tài)Bi， 液相組成將沿液相組成將沿x1 y變化；變化；x1 y： Bi不斷析出，熔不斷析出，熔體和體和Bi一起冷卻，液相點一起冷卻，液相點和固相點沿不同路徑變化；和固相點沿不同路徑變化；y：同時析出固態(tài)同時析出固態(tài)Bi和和Pb， 液相組成將沿液相組成將沿y e變化變化e ：同時析出固態(tài)同時析出固態(tài)Sn、Bi和和Pb， 直到液相消失，過三相共晶面后，直到液相消失，過三相共晶面后， 體系繼續(xù)降溫到體系繼續(xù)降溫到x2 。*Pbf,T*Bif,T*Snf,TPbBiSne3e2e1exx1x2y2. 投影圖投影圖*Pbf,T*Bif,T*Snf,TPbBi

9、Sne3e2e1e401K455K412KE3E2E1EPbBiSnE3E1E2EPbBiSnE3E1E2E3. 等溫線投影圖等溫線投影圖 越密，液相面越陡越密，液相面越陡4. 等溫截面圖等溫截面圖eeeeTTTTTTT 321*Sn*Bi*Pb*Pbf,T*Bif,T*Snf,TPbBiSne3e2e1e*Pbf,T*Bif,T*Snf,TPbBiSne3e2e1e若若*Sn*BiTTT 則則PbBiSnPbBiSnPbl Bil l*Pbf,T*Bif,T*Snf,TPbBiSne3e2e1ePbBiSn若若1eTT 則則PbBiSnlPbl Bil Snl e1e1*Pbf,T*Bif,

10、T*Snf,TPbBiSne3e2e1e若若2eTT 則則PbBiSnlPbl Bil Snl SnPbl e2PbBiSnMe2*Pbf,T*Bif,T*Snf,TPbBiSne3e2e1e若若3eTT 則則PbBiSnlPbl Bil Snl SnPbl e3SnBil PbBiSnMe3N*Pbf,T*Bif,T*Snf,TPbBiSne3e2e1e若若3eeTTT 則則PbBiSnlPbl Bil Snl SnPbl SnBil PbBil PbBiSnMNO*Pbf,T*Bif,T*Snf,TPbBiSne3e2e1e若若eTT 則則PbBiSnSnPbl eSnBil ePbBil

11、 ee5.冷卻過程分析冷卻過程分析EE1E2E3MNSnPbBiNMMWWSnSnl O析析Sn：析析Sn+Bi：OMKMWW slKKKWWWWWSnBi,BiSnBiSns P三、三元水鹽系相圖三、三元水鹽系相圖水水+ +兩種鹽，且兩鹽有共同的一種離子兩種鹽，且兩鹽有共同的一種離子1.1.純鹽純鹽( (B+C) )與水與水( (A) )體系體系純鹽：不形成共溶鹽純鹽：不形成共溶鹽 不形成化合物不形成化合物 不形成水合鹽不形成水合鹽A(H2O)CBDFED點：點：B鹽在純水中的鹽在純水中的溶解度；溶解度； F點：點：C鹽在純水中的溶解度；鹽在純水中的溶解度； E點：共飽和點（三相點）點：共飽

12、和點（三相點）DE線：線：B鹽在含鹽在含C鹽的鹽的(水水)溶液中的溶解度曲線；溶液中的溶解度曲線；FE線：線：C鹽在含鹽在含B鹽的鹽的(水水)溶液中的溶解度曲線；溶液中的溶解度曲線；ADEF面：不飽和溶液（單相）；面：不飽和溶液（單相）；BDE扇面：扇面：B鹽鹽+溶液（兩相）；溶液（兩相）；CFE扇面：扇面：C鹽鹽+溶液（兩相）；溶液（兩相）；BEC面：面： B鹽鹽+ C鹽鹽+ l(H)（三相）（三相）A(H2O)CBDFEGHGHGWWHBB)l( 體系點體系點 液相點液相點 固相點固相點 xx1 xx1 x1 x1 B x1x2 x1E B x2 E B，C x2Q E B ，C Q B ，CA(H2O)CBDFEx1xx2Q液相蒸發(fā)液相蒸發(fā)開始析出開始析出B鹽鹽同時析出同時析出C+B鹽鹽水完全蒸發(fā)，只剩下水完全蒸發(fā)，只剩下C鹽鹽+B鹽鹽鹽的提純：鹽的提純：（1 1）蒸發(fā)（濃縮）法）蒸發(fā)（濃縮）法（2 2）溶解（稀釋）法）溶解（稀釋）法（3 3）