材料物理課件

熔體1、問題的引出：晶體（理想）的特點(diǎn)——晶體（實(shí)際）的特點(diǎn)——整體有序【舉例】熔體與玻璃的特點(diǎn)—？2、從能量角度分析：熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)近程有序遠(yuǎn)程無序ΔGaΔGv熔體晶體能量從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)角度分析熔體與晶體氣相冷凝獲得的無定形物質(zhì)表面內(nèi)部位能從能量曲線分析熔體和玻璃熔體玻璃真實(shí)晶體理想晶體原因熔體是玻璃製造的中間產(chǎn)物瓷釉在高溫狀態(tài)下是熔體狀態(tài)耐火材料的耐火度與熔體含量有直接關(guān)係瓷胎中40%—60%是玻璃狀態(tài)（高溫下是熔體態(tài)）3、為什麼要研究熔體、玻璃？（結(jié)構(gòu)和性能）§2-1熔體的結(jié)構(gòu)——聚合物理論（一）X—RAD結(jié)果（二）熔體結(jié)構(gòu)描述（三）聚合物的形成

（四）聚合物理論要點(diǎn)基本內(nèi)容氣體、熔體、玻璃體和白矽石的XRD圖（一）X—RAD分析:（一）X—RAD結(jié)果:結(jié)論①熔體和玻璃的結(jié)構(gòu)相似②結(jié)構(gòu)中存在著近程有序區(qū)（二）熔體結(jié)構(gòu)描述：眾多理論——“硬球模型”、“核前群理論”、“聚合物理論”聚合物理論的結(jié)構(gòu)描述——①矽酸鹽熔體中有多種負(fù)離子集團(tuán)同時(shí)存在：如Na2O—SiO2熔體中有：[Si2O7]-6（單體）、[Si3O10]-8（二聚體）……[SinO3n+1]-（2n+2）；②此外還有“三維晶格碎片”[SiO2]n，其邊緣有斷鍵，內(nèi)部有缺陷。平衡時(shí)各級聚合物分佈呈一定的幾何級數(shù)。1.熔體化學(xué)鍵分析。最基本的離子是Si,O和堿或鹼土金屬離子。

2.Na2O—SiO2熔體聚合物的形成過程3.熔體中多種聚合物的數(shù)量與熔體組成及溫度的關(guān)係。Si－O鍵鍵性的分析R－O鍵的作用（三）、聚合物形成

Si－O鍵鍵性的分析：離子鍵與共價(jià)鍵性(約52％)混合。

Si(1s22s22p63s23p2)——4個(gè)sp3雜化軌道構(gòu)成四面體。

O(1s22s22p4)——sp、sp2、sp3（從鍵角分析應(yīng)在sp和sp2之間)1.熔體化學(xué)鍵分析

Si－O鍵具有高鍵能、方向性和低配位等特點(diǎn)。結(jié)論Si--O形成σ鍵，同時(shí)O滿的p軌道與Si全空著的d軌道形成dπ-pπ

鍵，這時(shí)π鍵疊加在σ鍵上，使Si－O鍵增強(qiáng)和距離縮短。SiOσ鍵

鍵

鍵熔體中R－O鍵的鍵性以離子鍵

為主。當(dāng)R2O、RO引入矽酸鹽熔體中時(shí)，Si4+能把R－O上的氧離子吸引到自己周圍，使Si－O鍵的鍵強(qiáng)、鍵長、鍵角發(fā)生改變，最終使橋氧斷裂。R－O鍵的作用：O/Si比升高，[SiO4]之間連接方式可以從石英的架狀——層狀——鏈狀——島狀（用聚合物描述）。熔體形成過程以Na2O—SiO2熔體為例。(1)石英的分化一切矽氧聚合物來源於Na2O和SiO2的相互作用不考慮固相反應(yīng)、低共熔、擴(kuò)散等現(xiàn)象。只考慮Na2O怎樣“攻擊”、“蠶食”石英顆粒從而產(chǎn)生聚合物。聚合物的分佈決定熔體結(jié)構(gòu)。前提石英顆粒表面有斷鍵，並與空氣中水汽作用生成Si－OH鍵，與Na2O相遇時(shí)發(fā)生離子交換：SiONaOO122Si－OHSi－O－Na1處的化學(xué)鍵加強(qiáng)！2處的化學(xué)鍵減弱！Na2O“進(jìn)攻”弱點(diǎn)——石英骨架“分化”——形成聚合物。Na+的攻擊－誘導(dǎo)效應(yīng)結(jié)果分化過程示意圖：結(jié)果三維晶格碎片各種低聚物各種高聚物取決於溫度、組成、時(shí)間(2)升溫和無序化：以SiO2結(jié)構(gòu)作為三維聚合物、二維聚合物及線性聚合物。在熔融過程中隨時(shí)間延長，溫度上升，熔體結(jié)構(gòu)更加無序化，線性鏈：圍繞Si－O軸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)、彎曲；

二維聚合物：層發(fā)生褶皺、翹曲；三維聚合物：(殘餘石英碎片)熱缺陷數(shù)增多，同時(shí)Si－O－Si鍵角發(fā)生變化。(3)縮聚反應(yīng)：[SiO4]Na4+[SiO4]Na4——[Si2O7]Na6+Na2O[SiO4]Na4+[Si2O7]Na6——[Si3O10]Na8+Na2O[SiO4]Na4+[SinO3N+1]Na（2n+2）——-——[Sin+1O3n+4]Na（2n+4）+Na2O各種低聚物相互作用形成高聚物-----(4)熔體中的可逆平衡：結(jié)果：使熔體中有多種多樣的聚合物，高溫時(shí)低聚物各自以分立狀態(tài)存在，溫度降低時(shí)有一部分附著在三微碎片上，形成“毛刷”結(jié)構(gòu)。溫度升高“毛刷”脫開。反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是：(1)當(dāng)熔體組成不變時(shí)，隨溫度升高，低聚物數(shù)量增加；否則反之。3、熔體中多種聚合物的數(shù)量與熔體組成及溫度的關(guān)係1100120013001400(℃)聚合物濃度(%)6050403020100(SiO3)4Si3O10Si2O7(SiO2)nSiO4某硼矽酸鹽熔體中聚合物分佈隨溫度的變化(2)當(dāng)溫度不變時(shí)，熔體組成的O/Si比(R)高，則表示鹼性氧化物含量較高，分化作用增強(qiáng)，從而Onb增多，低聚物也增多。12108642087654321負(fù)離子含[SiO4]數(shù)各級聚合物的[SiO4]量(%)R=2.3R=2.5R=2.7R=3[SiO4]四面體在各種聚合物中的分佈與R的關(guān)係把聚合物的形成大致分為三個(gè)階段：

初期：主要是石英顆粒的分化；

中期：縮聚反應(yīng)並伴隨聚合物的變形；

後期：在一定溫度(高溫)和一定時(shí)間(足夠長)下達(dá)到聚合

解聚平衡。

總結(jié)最終熔體組成是：不同聚合程度的各種聚合體的混合物。即低聚物、高聚物、三維碎片、游離堿、吸附物。

聚合體的種類、大小和數(shù)量隨熔體組成和溫度而變化。

（四）、聚合物理論要點(diǎn):（1）、矽酸鹽熔體是由不同級次、不同大小、不同數(shù)量的聚合物組成的混合物。所謂的聚合物是指由[SiO4]連接起來的矽酸鹽聚離子。（2）、聚合物的種類、大小、分佈決定熔體結(jié)構(gòu)，各種聚合物處於不斷的物理運(yùn)動(dòng)和化學(xué)運(yùn)動(dòng)中，並在一定條件下達(dá)到平衡。（3）、聚合物的分佈決定熔體結(jié)構(gòu)，分佈一定，結(jié)構(gòu)一定。（4）、熔體中聚合物被R＋，R2＋結(jié)合起來，結(jié)合力決定熔體性質(zhì)。（5）聚合物的種類、大小、數(shù)量隨溫度和組成而發(fā)生變化。習(xí)題

P1043-1

補(bǔ)充題：用聚合物理論的觀點(diǎn)，說明Na2O－SiO2熔體，隨Na2O含量的增加各級聚合物將發(fā)生怎樣的變化，並用圖表示出聚合物的分佈隨溫度和O/Si的變化趨勢。

第二節(jié)熔體的性質(zhì)一、粘度(η)

1.概念——液體流動(dòng)時(shí)，一層液體受到另一層液體的牽制。在剪切應(yīng)力下產(chǎn)生的剪切速度dv/dx

與剪應(yīng)力σ成正比。即σ＝ηdv/dx

定義：使相距一定距離的兩個(gè)平行平面以一定速度相對移動(dòng)所需的力。

單位：Pa．s

物理意義：表示相距1米的兩個(gè)面積為1m2的平行平面相對移動(dòng)所需的力為1N。

流動(dòng)度：φ＝１／η(1)絕對速度理論(2)自由體積理論(3)過剩熵理論2.粘度的理論解釋(1)絕對速度理論流動(dòng)度粘度T升高———————η下降T升高——△E下降——η下降活化能不僅與熔體組成有關(guān)，還與熔體中[SiO4]聚合程度有關(guān)。將黏度公式取對數(shù)：logη=A+B/T其中：A=logη0；B=（△E/k）logeLogη~1/T並非直線關(guān)係；低溫活化能是高溫的2-3倍(多數(shù))；Tg—Tf溫度範(fàn)圍活化能突變。結(jié)論：E=180300550KJ/mol0.500.751.001.25(1/T)Logη(dPa.s)151050鈉鈣矽酸鹽玻璃的Logη~1/T關(guān)係曲線(2)自由體積理論論——

液體內(nèi)分佈著不規(guī)則，大小不等的空隙，液體流動(dòng)必須打開這些“空洞”，允許液體分子的運(yùn)動(dòng)，這種空洞為液體分子流動(dòng)提供了空間，這些空隙是由系統(tǒng)中自由體積Vf的再分佈所形成的。T體積膨脹至V形成Vf

為分子運(yùn)動(dòng)提供空隙。Vf越大易流動(dòng)η小。（晶體熔化成液體時(shí)一般體積增大10%）VFT關(guān)係式：此式在玻璃Tg以上溫度適用，在Tg附近Vf為一微小數(shù)則有WLF關(guān)係式：fg——玻璃轉(zhuǎn)變時(shí)的自由體積分?jǐn)?shù)（大多數(shù)材料取0.025）?α——熔體與玻璃膨脹係數(shù)之差多數(shù)有機(jī)物~5х10-4/KB~1

(3)過剩熵理論

——液體由許多結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成，液體的流動(dòng)就是這些結(jié)構(gòu)單元的再排列過程。D與分子重排的勢壘成正比，接近常數(shù)。

說明——1.由於實(shí)際粘滯流動(dòng)的複雜性，上述三種η～T關(guān)係式仍有局限性。

2.由自由體積理論和過剩熵理論都可以推出VFT,因此成為VFT公式的理論依據(jù)和解釋。3.粘度與玻璃轉(zhuǎn)變密切相關(guān)，因此自由體積和過剩熵理論也應(yīng)用於玻璃轉(zhuǎn)變本質(zhì)的研究。總結(jié)3.

玻璃生產(chǎn)中的粘度點(diǎn)：1014.5dpa.s失去流動(dòng)性，應(yīng)變點(diǎn)1013～13.4dpa.s

退火點(diǎn)1012～13dpa.sTg點(diǎn)4.5×107dpa.s軟化點(diǎn)105dpa.s流動(dòng)點(diǎn)104～8dpa.s成型操範(fàn)圍4.熔體粘度與組成的關(guān)係(1)O/Si的影響：分子式O/Si[SiO4]連接程度粘度(dpa.s)

SiO22/1骨架1010Na2O.2SiO25/2層狀280Na2O.SiO23/1鏈狀1.62Na2O.SiO24/1島狀<1

在1400℃時(shí)鈉矽系統(tǒng)玻璃粘度表

(2)

R+對矽酸鹽熔體（SiO2）粘度的影響：隨加入量增加而顯著下降。

(3)

Al2O3補(bǔ)網(wǎng)作用R+對R2O－SiO2熔體黏度的影響

R2O含量<25mol%,O/Si比較低時(shí)，對粘度起主要作用的是四面體間Si－O的鍵力；再引入R2O，其中Li+半徑小，削弱Si－O鍵的作用大，所以Li2O降粘度較Na2O、K2O顯著，此時(shí)相應(yīng)熔體的粘度

當(dāng)R2O含量>25mol%,O/Si比高時(shí)，此時(shí)[SiO4]之間連接已接近島狀，孤立[SiO4]很大程度上依靠鹼金屬離子相連。再引入R2O，Li+鍵力大使熔體粘度升高，所以Li2O升高粘度較Na2O、K2O顯著，此時(shí)相應(yīng)的熔體粘度

(5)R2＋對粘度作用：

R2＋對O/Si影響與R＋相同，同時(shí)應(yīng)考慮離子極化對粘度的影響。1008060402000.501.001.502.00離子半徑

(P)Si●Mg●ZnNi●●CaSr●Ba●●PbCa●●Cu●MnCd＋2價(jià)離子對74SiO2-10CaO-16Na2O熔體粘度的影響Zn2+、Cd2+、Pb2+(含18e外層)有很大的極化作用，因此比鹼金屬離子熔體有更低的粘度。R2＋降粘度次序：Pb2+>Ba2+>Cd2+>Zn2+>Ca2+(某些情況)>Mg2+R2＋的解聚作用?。ò霃奖萊＋大）聚集作用大（電荷高）(6)B2O3對粘度的影響(硼反常)

a.在B2O3-SiO2中加入Na2O。

[BO4]Na2O(a)b.在R2O-B2O3-SiO2系統(tǒng)中，當(dāng)RO+R2O/B2O3<1，[BO4]為基本單位，再加入R2O，[BO4]破壞，所以粘度下降；當(dāng)RO+R2O/B2O3>1,引入R2O，[BO4]增加，粘度增加。(b)or(c)粘度B2O3c.在Na2O-SiO2中加入

B2O3。(7)

混合堿效應(yīng)熔體中引入一種以上的R2O與RO時(shí)，粘度比等量的一種R2O或RO高，這可能和離子半徑、配位數(shù)等結(jié)晶條件不同而相互制約有關(guān)。例：

思路：組成

結(jié)構(gòu)

性質(zhì)

組成變聚合物分佈變結(jié)合力變活化能變粘度變二、表面張力－表面能定義：擴(kuò)展液體表面需要做功，表面能即將表面增大一個(gè)單位面積所需要作的功(或把質(zhì)點(diǎn)從內(nèi)部移到表面所消耗的能量)。

比較：數(shù)值相同，但表面張力是向量，表面能是標(biāo)量。

單位：N/m或J/m2

矽酸鹽熔體的表面張力比一般液體高，它隨其組成而變化，一般波動(dòng)在220～380mN/m之間。σ影響溫度組成單位表面的質(zhì)點(diǎn)數(shù)表面質(zhì)點(diǎn)受內(nèi)部的結(jié)合力影響表面張力(σ)的因素——

5.B2O3的影響：[BO3]作平行於表面排列，層間結(jié)合力較小，表面張力很小(σ＝80N/m),這樣的表面與熔體內(nèi)部之間能量差較小，所以B2O3是瓷釉中常用的降低表面張力的組分。

6.兩種熔體混合時(shí)，表面張力不具加和性，其中較小的被排擠到表面富集，混合體的表面張力以較小的為主。7.負(fù)離子對粘度也有影響，F(xiàn)－和SO32－都有降低粘度的明顯作用。8.添加各種氧化物對熔體表面張力的影響

使σ增加的：SiO2

、Al2O3

、CaO、MgO(無表面活性)

使σ下降的：

（1)

K2O、PbO、B2O3

、Sb2O3

、Cr2O3

(有表面活性，當(dāng)加入量多時(shí)粘度下降。)

(2)

V2O5As2O5SO3(強(qiáng)表面活性劑)

例如：Al－Si酸鹽熔體σ＝317mN/m，加入33％K2O使此熔體表面張力降至212mN/m；加入7％V2O5則表面張力可降至100mN/m

表面與介面

例如：石英的粉碎。1kg直徑為10－2米變成10－9米，表面積和表面能增加143倍。由於高分散系比低分散系能量高得多，必然使物系由於分散度的變化而使性質(zhì)方面有很大差別。

物理性質(zhì)：熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、蒸汽壓、溶解度、吸附、潤濕和燒結(jié)等

化學(xué)性質(zhì)：化學(xué)活性、催化、固相反應(yīng)等總述理想晶體和玻璃體實(shí)際晶體和玻璃體理想晶體和玻璃體：假定任一個(gè)原子或離子都處在三維無限連續(xù)的空間中，周圍對它作用完全相同。實(shí)際晶體和玻璃體：處於物體表面的質(zhì)點(diǎn)，其境遇和內(nèi)部是不同的，表面的質(zhì)點(diǎn)由於受力不均衡而處於較高的能階，所以導(dǎo)致材料呈現(xiàn)一系列特殊的性質(zhì)。內(nèi)容提要

固體表面力場與表面能。離子晶體在表面力場作用下，離子的極化與重排過程。多相體系中的介面化學(xué)：如彎曲效應(yīng)、潤濕與粘附，表面改性。多晶材料中的晶界分類，多晶體的組織，晶界應(yīng)力與電荷。粘土膠粒帶電與水化等一系列由表面效應(yīng)而引起的膠體化學(xué)性質(zhì)如泥漿的流動(dòng)性和觸變性、泥團(tuán)的可塑性等。

第一節(jié)固體的表面主要內(nèi)容：固體表面的特徵、結(jié)構(gòu)和固體的表面能

定義表面－－把一個(gè)相和它本身蒸汽或真空接觸的分界面。介面－－把一相與另一相(結(jié)構(gòu)不同)接觸的分界面。

二、晶體表面結(jié)構(gòu)三、固體的表面能一、固體表面的特徵(1)

絕大多數(shù)晶體是各向異性，因而同一晶體可以有許多性能不同的表面。(2)同一種物質(zhì)製備和加工條件不同也會有不同的表面性質(zhì)。(3)晶格缺陷、空位或位錯(cuò)而造成表面不均勻。(4)在空氣中暴露，表面被外來物質(zhì)所污染，吸附外來原子可佔(zhàn)據(jù)不同的表面位置，形成有序或無序排列，也引起表面不均勻。(5)

固體表面無論怎麼光滑，從原子尺寸衡量，實(shí)際上也是凹凸不平的。1.固體表面的不均勻性，表現(xiàn)在：

一、固體表面的特徵

晶體中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)周圍都存在著一個(gè)力場，在晶體內(nèi)部，質(zhì)點(diǎn)力場是對稱的。但在固體表面，質(zhì)點(diǎn)排列的週期重複性中斷，使處於表面邊界上的質(zhì)點(diǎn)力場對稱性破壞，表現(xiàn)出剩餘的鍵力，稱之為固體表面力。表面力的分類：定義：(1)範(fàn)得華力(分子引力)(2)長程力2.固體表面力場

(1)範(fàn)得華力(分子引力)

是固體表面產(chǎn)生物理吸附或氣體凝聚的原因。與液體內(nèi)壓、表面張力、蒸汽壓、蒸發(fā)熱等性質(zhì)有關(guān)。來源三方面：定向作用力FK(靜電力),發(fā)生於極性分子之間。

誘導(dǎo)作用力FD

，發(fā)生於極性與非極性分子之間。

分散作用力FL(色散力)

，發(fā)生於非極性分子之間。運(yùn)算式：F範(fàn)＝FK＋FD＋FL

1/r7

說明：分子間引力的作用範(fàn)圍極小，一般為3～5A0。

當(dāng)兩個(gè)分子過分靠近而引起電子層間斥力約等於B/r3,

故範(fàn)得華力只表現(xiàn)出引力作用。

(2)長程力：屬固體物質(zhì)之間相互作用力，本質(zhì)仍是範(fàn)得華力。按作用原理可分為：

A.依靠粒子間的電場傳播的，如色散力，可以加和。

B.一個(gè)分子到另一個(gè)分子逐個(gè)傳播而達(dá)到長距離的。如誘導(dǎo)作用力。表面力的作用：液體:總是力圖形成球形表面來降低系統(tǒng)的表面能。固體:使固體表面處於較高的能量狀態(tài)(因?yàn)楣腆w不能流動(dòng)),

只能借助於離子極化、變形、重排並引起晶格畸變來降低表面能，其結(jié)果使固體表面層與內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在差異。二、晶體表面結(jié)構(gòu)1.離子晶體表面超細(xì)結(jié)構(gòu)(微觀質(zhì)點(diǎn)排列)顯微結(jié)構(gòu)(表面幾何狀態(tài))說明：

1.

離子晶體MX在表面力作用下，處於表面層的負(fù)離子X在外側(cè)不飽和，負(fù)離子極化率大，通過電子雲(yún)拉向內(nèi)側(cè)正離子一方的極化變形來降低表面能。這一過程稱為鬆弛，它是瞬間完成的，接著發(fā)生離子重排。NaCl

晶體圖3－1離子晶體表面的電子雲(yún)變形和離子重排NaCl

晶體圖3－1離子晶體表面的電子雲(yún)變形和離子重排2.從晶格點(diǎn)陣穩(wěn)定性考慮作用力較大，極化率小的正離子應(yīng)處於穩(wěn)定的晶格位置而易極化的負(fù)離子受誘導(dǎo)極化偶極子排斥而推向外側(cè)，從而形成表面雙電層。重排結(jié)果使晶體表面能量趨於穩(wěn)定。3、NaCl形成雙電層厚度為0.02nm,在Al2O3、SiO2、ZrO2等表面上也會形成雙電層。

4、當(dāng)表面形成雙電層後，它將向內(nèi)層發(fā)生作用，並引起內(nèi)層離子的極化和重排，這種作用隨著向晶體的縱深推移而逐步衰減。表面效應(yīng)所能達(dá)到的深度，與陰、陽離子的半徑差有關(guān)，差愈大深度愈深。

5、離子極化性能愈大，雙電層愈厚，從而表面能愈低。

應(yīng)用：矽酸鹽材料生產(chǎn)中，通常把原料破碎研磨成微細(xì)粒子(粉體)以便於成型和高溫?zé)Y(jié)。分析面心立方結(jié)構(gòu)(100)、(110)、(111)三個(gè)低指數(shù)面上原子的分佈。(112.晶體表面的幾何結(jié)構(gòu)

實(shí)驗(yàn)觀測表明：固體的實(shí)際表面是不規(guī)則和粗糙的，最重要的表現(xiàn)為表面粗糙度和微裂紋。

表面粗糙度：(1)使表面力場變得不均勻，其活性及其它表面性質(zhì)也隨之發(fā)生變化。

(2)直接影響固體表面積，內(nèi)、外表面積比值以及相關(guān)的屬性。

(3)與兩種材料間的封接和結(jié)合介面間的嚙合和結(jié)合強(qiáng)度有關(guān)。表面裂紋因晶體缺陷或外力而產(chǎn)生。表面裂紋在材料中起著應(yīng)力倍增器的作用，使位於裂紋尖端的實(shí)際應(yīng)力遠(yuǎn)大於所施加的應(yīng)力。格裏菲斯關(guān)於微裂紋的公式：表面裂紋ub為破壞化學(xué)鍵所需能量us

為表面能

2.

離子晶體的表面能r0為0K時(shí)的表面能；LS為1m2表面上的原子數(shù)；nis、nib分別表示第i個(gè)原子在晶體表面和晶體體內(nèi)最鄰近的原子數(shù);Uo為晶格能；N為阿佛加德羅常數(shù)。三、固體的表面能

1.共價(jià)晶體表面能

說明：

實(shí)際表面能比理想表面能的值低，原因可能為：

(1)

可能是表面層的結(jié)構(gòu)與晶體內(nèi)部相比發(fā)生了改變，表面被可極化的氧離子所屏蔽，減少了表面上的原子數(shù)。

(2)

可能是自由表面不是理想的平面，而是由許多原子尺度的階梯構(gòu)成，使真實(shí)面積比理論面積大。

總結(jié)

固體和液體的表面能與溫度、氣壓、第二相的性質(zhì)等條件有關(guān)。溫度上升，表面能下降。一、彎曲表面效應(yīng)彎曲表面:由於表面張力的存在而產(chǎn)生一個(gè)附加壓力ΔΡ。

對於球面：ΔΡ＝2γ/rγ:為表面張力；

對於非球面：ΔΡ＝γ(1/r1+1/r2)r:主曲率半徑。

討論：(1)

當(dāng)

r1＝r2時(shí)，ΔΡ＝2γ/r；

(2)當(dāng)為兩塊相互平行的平板間的液體液面上ΔΡ＝γ/r1(因?yàn)閞2＝∞)，當(dāng)r1

很小時(shí)，此時(shí)壓力稱為毛細(xì)管力。附加壓力ΔΡ總是指向曲面的曲率中心，當(dāng)曲面為凸面時(shí)為正值，凹面時(shí)為負(fù)值。與曲率半徑成反比，而與表面張力成正比。第二節(jié)介面行為

潤濕是固－液介面上的重要行為。

應(yīng)用：機(jī)械的潤滑、金屬焊接、陶瓷和搪瓷的

坯釉結(jié)合、陶瓷與金屬的封接等。

定義：固液接觸後，體系吉布斯自由焓降低時(shí)

就稱為潤濕。分類：：二、潤濕與粘附按潤濕程度附著潤濕鋪展?jié)櫇窠n潤濕

附著潤濕的吉布斯自由焓變化為：

ΔG1＝γSL－(γLV＋γSV)

附著功：W＝γLV＋γSV－γSL

W愈大表示固液介面結(jié)合愈牢，

即附著潤濕愈強(qiáng)。

附著潤濕液－氣介面(L-g)

固－氣介面(S-g)

固－液介面(S-L)固體液體潤濕張力：F＝γLVcosθ

＝γSV－γSL由此可看出：

在潤濕系統(tǒng)中(γSV>γSL),γLV

減小會使θ縮小，而在不潤濕系統(tǒng)中γLV

減小會使θ增大。

cosθ＝γSV－γSLγLVθθ(A)(B)

(C)潤濕與液滴的形狀(A)潤濕，θ<90o(B)不潤濕，θ>90o(C)完全潤濕，θ＝0o

，液體鋪開

鋪展?jié)櫇?90180

浸漬潤濕

浸漬潤濕指固體浸入液體中的過程。例：生坯的浸釉。浸漬潤濕自由能的變化：－ΔG＝γLVcosθ＝γSV－γSL

討論：若γSV>γSL,則θ<90o,浸漬潤濕過程將自發(fā)進(jìn)行，此時(shí)ΔG<0若γSV<γSL,則θ>90o,要將固體浸入液體之中必須做功，此時(shí)ΔG>0固液體固總結(jié)：

1、三種潤濕的共同點(diǎn)是液體將氣體從固體表面排擠開，使原有的固－氣或液－氣介面消失，而代之以固－液介面。

2、改善潤濕的方法：由cosθ＝（γSV－γSL)/γLV可知

(1)降低γSL(2)去除固體表面吸附膜，提高γSV(3)改變粗造度。當(dāng)真實(shí)接觸角θ<90o

，粗造度愈大表觀接觸角愈小，愈易潤濕。當(dāng)θ>90o,粗造度愈大愈不利潤濕。課堂總結(jié)

1、表面力的存在及對晶體結(jié)構(gòu)的影響(表面雙電層)

2、介面行為彎曲表面效應(yīng)

ΔΡ＝γ(1/r1+1/r2)ΔG1＝γSL－(γLV＋γSV)W＝γLV＋γSV－γSL附著潤濕鋪展?jié)櫇窠n潤濕

潤濕與粘附

潤濕張力：F＝γLVcosθ＝γSV－γSL

－ΔG＝γLVcosθ＝γSV－γSL

一、晶界

1、定義：

2、晶界上的特性：晶界結(jié)構(gòu)疏鬆，在多晶體中晶界是原子快速擴(kuò)散的通道，並容易引起雜質(zhì)原子偏聚。晶界上有許多空位、位錯(cuò)和鍵變形等缺陷使之處於應(yīng)力畸變狀態(tài)，故能階較高，使晶界成為固態(tài)相變時(shí)優(yōu)先成核區(qū)域。第三節(jié)晶界3、晶界結(jié)構(gòu)的分類：

(1).按兩個(gè)晶粒之間夾角的大小來分：

小角度晶界(約2o~3o)

大角度晶界

(2).根據(jù)晶界兩邊原子排列的連貫性來分：

共格晶界半共格晶界非共格晶界:共格晶界:介面兩側(cè)的晶體具有非常相似的結(jié)構(gòu)和類似的取向，越過介面原子面是連續(xù)的

半共格晶界:晶面間距比較小的一個(gè)相發(fā)生應(yīng)變，在介面位錯(cuò)線附近發(fā)生局部晶格畸變。非共格晶界:介面兩側(cè)結(jié)構(gòu)相差很大且與相鄰晶體間有畸變的原子排列。共格晶界半共格晶界:非共格晶界:長度4、晶界能：

晶界形狀由表面張力的相互關(guān)係決定。晶界在多面體中的形狀、構(gòu)造和分佈稱為晶界構(gòu)形。對於固－固－氣介面張力平衡關(guān)係：

對於固－固－液介面張力平衡關(guān)係：

(B)固－固－液平衡的二面角γSLγSSγSL固態(tài)晶粒

固態(tài)晶粒

γSVγSS(A)熱腐蝕角(槽角)ψγSV二、多晶體的組織γSS/γSLcos（

／２）

潤濕性相分佈

<1<1/2>1200

不孤立液滴

1～1/2~/2120~600

局部開始滲透晶界

>><600

潤濕在晶界滲開

>2100

全潤濕浸濕整個(gè)材料ABCDE(拋光斷面)不同熱處理時(shí)的第二相分佈：二面角

與潤濕關(guān)係：熱處理時(shí)形成的多相材料舉例

多晶材料中，如果有兩種不同熱膨脹係數(shù)的晶相組成，在加熱與冷卻過程中，由於兩相膨脹係數(shù)的差別，在晶界上會有應(yīng)力τ存在。最終會在晶界上出現(xiàn)裂紋，甚至使多晶體破裂。討論：(1)晶界應(yīng)力與熱膨脹係數(shù)差、溫度變化及複合層厚度成正比。

(2)若熱膨脹係數(shù)是各向同性，晶界應(yīng)力不會產(chǎn)生。

(3)若產(chǎn)生晶界應(yīng)力，則厚度愈厚，應(yīng)力愈大。結(jié)論：在多晶材料中，細(xì)而長的針狀晶粒的強(qiáng)度與抗沖擊性能較好。三、晶界應(yīng)力

相平衡

第一節(jié)矽酸鹽系統(tǒng)相平衡特點(diǎn)一、熱力學(xué)平衡態(tài)和非平衡態(tài)

1.

平衡態(tài)

相圖即平衡相圖，反應(yīng)的是體系所處的熱力學(xué)平衡狀態(tài)，即僅指出在一定條件下體系所處的平衡態(tài)

(其中所包含的相數(shù)，各相的狀態(tài)、數(shù)量和組成)，與達(dá)平衡所需的時(shí)間無關(guān)。

矽酸鹽熔體即使處於高溫熔融狀態(tài)，其粘度也很大，其擴(kuò)散能力很有限，因而矽酸鹽體系的高溫物理化學(xué)過程要達(dá)到一定條件下的熱力學(xué)平衡狀態(tài)，所需的時(shí)間是比較長的，所以實(shí)際選用的是一種近似狀態(tài)。矽酸鹽系統(tǒng)相平衡是一種什麼狀態(tài)?2.介穩(wěn)態(tài)即熱力學(xué)非平衡態(tài)，經(jīng)常出現(xiàn)於矽酸鹽系統(tǒng)中。

如：說明：介穩(wěn)態(tài)的出現(xiàn)不一定都是不利的。由於某些介穩(wěn)態(tài)具有所需要的性質(zhì)，因而創(chuàng)造條件(快速冷卻或摻加雜質(zhì))

有意把它保存下來。

如：水泥中的β－C2S，陶瓷仲介穩(wěn)的四方氧化鋯;

耐火材料矽磚中的鱗石英以及所有的玻璃材料。α－石英α－鱗石英α－方石英

β－石英β－鱗石英β－方石英

γ－鱗石英573℃163℃117℃870℃1470℃180～270℃但由於轉(zhuǎn)變速度慢，實(shí)際可長期存在。根據(jù)吉布斯相律f=c－p＋2

f－自由度數(shù)

c－獨(dú)立組分?jǐn)?shù)

p－相數(shù)

2－溫度和壓力外界因素矽酸鹽系統(tǒng)的相律為:f=c－p＋1二、相律(i)相與相之間有介面，可以用物理或機(jī)械辦法分開。(ii)

一個(gè)相可以是均勻的，但不一定是一種物質(zhì)。

氣體：一般是一個(gè)相，如空氣組分複雜。

固體：有幾種物質(zhì)就有幾個(gè)相，但如果是固溶體時(shí)為一個(gè)相。因?yàn)樵诠倘荏w晶格上各組分的化學(xué)質(zhì)點(diǎn)隨機(jī)分佈均勻，其物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)符合相均勻性的要求，因而幾個(gè)組分形成的固溶體是一個(gè)相。

液體：視其混溶程度而定。

p－相數(shù)，p=1單相系統(tǒng)，p=2雙相系統(tǒng)，p=3三相系統(tǒng)1、相：指系統(tǒng)中具有相同的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的均勻部分。

注：均勻微觀尺度上的均勻，而非一般意義上的均勻。2、組分、獨(dú)立組分

(組元)組分：組成系統(tǒng)的物質(zhì)。

獨(dú)立組分：足以表示形成平衡系統(tǒng)中各相所需要的最少數(shù)目的組分:

c=組分?jǐn)?shù)－獨(dú)立化學(xué)反應(yīng)數(shù)目－限制條件

例如：

c=3－1－0=2系統(tǒng)中化學(xué)物質(zhì)和組分的關(guān)係：

當(dāng)物質(zhì)之間沒有化學(xué)反應(yīng)時(shí)，化學(xué)物質(zhì)數(shù)目＝組分?jǐn)?shù)；當(dāng)物質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，組分?jǐn)?shù)=化學(xué)物質(zhì)數(shù)-在穩(wěn)定條件下的化學(xué)反應(yīng)數(shù)。

在矽酸鹽系統(tǒng)中經(jīng)常採用氧化物作為系統(tǒng)的組分。如：SiO2一元系統(tǒng)

Al2O3－SiO2二元系統(tǒng)

CaO－Al2O3－SiO2三元系統(tǒng)注意區(qū)分：2CaO.SiO2(C2S);CaO－SiO2;K2O.Al2O3..4SiO2－SiO23、自由度(f)

定義:溫度、壓力、組分濃度等可能影響系統(tǒng)平衡狀態(tài)的變數(shù)中，

可以在一定範(fàn)圍內(nèi)改變而不會引起舊相消失新相產(chǎn)生的獨(dú)立變數(shù)的數(shù)目

具體看一個(gè)二元系統(tǒng)的自由度。ABLf=2L＋Bf=1A＋Bf=1L＋Af=1f=0E

相律應(yīng)用必須注意以下四點(diǎn)：

1.

相律是根據(jù)熱力學(xué)平衡條件推導(dǎo)而得，因而只能處理真實(shí)的熱力學(xué)平衡體系。

2.

相律運(yùn)算式中的“2”是代表外界條件溫度和壓強(qiáng)。如果電場、磁場或重力場對平衡狀態(tài)有影響，則相律中的“2”應(yīng)為“3”、“4”、“5”。如果研究的體系為固態(tài)物質(zhì)，可以忽略壓強(qiáng)的影響，相律中的“2”應(yīng)為“1”。

3.

必須正確判斷獨(dú)立組分?jǐn)?shù)、獨(dú)立化學(xué)反應(yīng)式、相數(shù)以及限制條件數(shù)，才能正確應(yīng)用相律。

4.

自由度只取“0”以上的正值。如果出現(xiàn)負(fù)值，則說明體系可能處於非平衡態(tài)。熱分析法差熱分析法(DTA)溶解度法

靜態(tài)法(淬冷法)

動(dòng)態(tài)法三、相平衡研究方法1、熱分析法

原理：根據(jù)系統(tǒng)在冷卻過程中溫度隨時(shí)間的變化情況來判斷系統(tǒng)中是否發(fā)生了相變化。

做法：

(1)

將樣品加熱成液態(tài)；

(2)

令其緩慢而均勻地冷卻，記錄冷卻過程中系統(tǒng)在不同時(shí)刻的溫度數(shù)據(jù)；

(3)

以溫度為縱坐標(biāo)，時(shí)間為橫坐標(biāo)，繪製成溫度－時(shí)間曲線，即步冷曲線(冷卻曲線)；

(4)

由若干條組成不同的系統(tǒng)的冷卻曲線就可以繪製出相圖。以Bi－Cd為例：Cd品質(zhì)百分?jǐn)?shù)：a,0％；b,20％；c,40％；d,75％；e,100％

abcde

冷卻曲線Bi－Cd系統(tǒng)的相圖

Bi(s)+Cd(s)L+Bi(s)L+Cd(s)

L優(yōu)點(diǎn)：簡便，不象淬冷法那樣費(fèi)時(shí)費(fèi)力。缺點(diǎn)：由於本質(zhì)上是一種動(dòng)態(tài)法，不象淬冷法那樣更符合相平衡的熱力學(xué)要求，所測得相變溫度僅是一個(gè)近似值只能測定相變溫度，不能確定相變前後的物相，要確定物相仍需其他方法配合。mv2mv1自動(dòng)記錄惰性基準(zhǔn)物試樣加熱器隔熱板鉑絲鉑絲鉑銠絲mv1---試樣溫度變化mv2---電勢差2、差熱分析法(DTA)3、溶解度法適用於水－鹽系統(tǒng)的相圖。

4、淬冷法

最大優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確度高。因?yàn)殚L時(shí)間保溫較接近平衡狀態(tài)，淬冷後在室溫下又可對試樣中平衡共存的相數(shù)、各相的組成、形態(tài)和數(shù)量直接進(jìn)行測定。

適用對象：適用於相變速度慢的系統(tǒng)，如果快則在淬冷時(shí)發(fā)生相變。

單元系統(tǒng)中，只有一種組分，不存在濃度問題。影響因素只有溫度和壓力。因?yàn)閏=1,

根據(jù)相律f=c－p+2=3－p

一、水的相圖二、一元相圖的型式三、可逆和不可逆的多晶轉(zhuǎn)變四、SiO2系統(tǒng)的相圖五、ZrO2系統(tǒng)第二節(jié)單元系統(tǒng)蒸發(fā)溶解昇華ABCOC’SLg臨界點(diǎn)壓強(qiáng)溫度一、水的相圖分析界線斜率？具體分析相圖？注意：冰點(diǎn)：是一個(gè)大氣壓下被空氣飽和的水和冰的平衡共存溫度；

三相點(diǎn)O：是在它自己的蒸汽壓力(4.579mmHg)下的凝固點(diǎn)(0.0099℃)。2000個(gè)大氣壓以上，可得幾重冰，比重大於水。T＝374℃P＝217.7大氣壓ABCOC’SLg蒸發(fā)溶解昇華臨界點(diǎn)P溫度解釋界線的斜率：

由克勞修斯－克拉珀龍方程dp/dT=ΔH/TΔV,

從低溫型向高溫轉(zhuǎn)變，ΔH>0L

g；S

gΔV>0,則斜率>0；

而S

L

冰變成水ΔV<0,斜率<0,

其他金屬或SiO2,,ΔV>0,則斜率>0。

如對於有晶型轉(zhuǎn)變的，由於ΔV很小，因而其界線幾乎是垂直的。

有多晶轉(zhuǎn)變的一元系統(tǒng)相圖型式。EF壓強(qiáng)Af=2Bf=0Cf=0D溫度氣相f=2β-固相f=2α-固相f=2液相二、一元相圖的型式

一元系統(tǒng)相圖中各平衡相名稱平衡相

ABCD氣相

ABEβ-固相相區(qū)EBCFα-固相

FCD液相

AB氣相-

β-固相相線BC氣相-

α-固相

CD氣相－液相

BEβ-固相－α-固相

FCα-固相－液相相點(diǎn)Bβ-固相－α-固相－氣相

Cα-固相－氣相－液相1.可逆三、可逆和不可逆的多晶轉(zhuǎn)變實(shí)線表示穩(wěn)定態(tài)，虛線表示介穩(wěn)態(tài)。晶體1晶體2液相特點(diǎn)：(1)晶體I，晶體2都有穩(wěn)定區(qū)；

(2)T12<T1,，T2(熔點(diǎn))

PT11/22/LL/T12T1T2PT11/22/LL/T12T1T2穩(wěn)定相與介穩(wěn)相的區(qū)別：

(1)

每一個(gè)穩(wěn)定相有一個(gè)穩(wěn)定存在的溫度範(fàn)圍，超過這個(gè)範(fàn)圍就變成介穩(wěn)相。

(2)在一定溫度下，穩(wěn)定相具有最小蒸汽壓。

(3)介穩(wěn)相有向穩(wěn)定相轉(zhuǎn)變的趨勢，但從動(dòng)力學(xué)角度講，轉(zhuǎn)變速度很慢，能長期保持自己的狀態(tài)。特點(diǎn)：(1)晶體II沒有自己穩(wěn)定存在的區(qū)域。(2)T12點(diǎn)是晶型轉(zhuǎn)變點(diǎn)，T2是晶體II的熔點(diǎn)，T1

是晶I的熔點(diǎn)。

晶體I晶體II

T1T2T12液相L/TPLgsL211/2.不可逆2/T2T1T12四、SiO2系統(tǒng)的相圖

SiO2在自然界儲量很大，以多種礦物的形態(tài)出現(xiàn)。如水晶、瑪瑙、砂巖、蛋白石、玉髓、燧石等。在常壓和有礦化劑存在的條件下，固態(tài)有7種晶型，其轉(zhuǎn)變溫度如下：α－石英同級轉(zhuǎn)變(慢)α－鱗石英α－方石英熔融石英同類轉(zhuǎn)變(快)熔體(1600℃)β－石英870℃1723℃1470℃573℃

熔體(1670℃)163℃117℃β－鱗石英γ－鱗石英180～270℃β－方石英石英玻璃急冷SiO2相圖1、在573℃以下的低溫，SiO2的穩(wěn)定晶型為

－石英，加熱至573℃轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷匦偷?/p>

－石英，這種轉(zhuǎn)變較快；冷卻時(shí)在同一溫度下以同樣的速度發(fā)生逆轉(zhuǎn)變。如果加熱速度過快，則

－石英過熱而在1600℃時(shí)熔融。如果加熱速度很慢，則在870℃轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

－鱗石英。2、

－鱗石英在加熱較快時(shí)，過熱到1670℃時(shí)熔融。當(dāng)緩慢冷卻時(shí)，在870℃仍可逆地轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

－石英；當(dāng)迅速冷卻時(shí)，沿虛線過冷，在163℃轉(zhuǎn)變?yōu)榻榉€(wěn)態(tài)的

－鱗石英，在117℃轉(zhuǎn)變?yōu)榻榉€(wěn)態(tài)的

－鱗石英。加熱時(shí)

－鱗石英仍在原轉(zhuǎn)變溫度以同樣的速度先後轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

－鱗石英和

－鱗石英。3、

－鱗石英緩慢加熱，在1470℃時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

－方石英，繼續(xù)加熱到1713℃熔融。當(dāng)緩慢冷卻時(shí)，在1470℃時(shí)可逆地轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

－鱗石英；當(dāng)迅速冷卻時(shí)，沿虛線過冷，在180～270℃轉(zhuǎn)變?yōu)榻榉€(wěn)狀態(tài)的

－方石英；當(dāng)加熱

－方石英仍在180～270℃迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定狀態(tài)的

－方石英。4、熔融狀態(tài)的SiO2由於粘度很大，冷卻時(shí)往往成為過冷的液相－－石英玻璃。雖然它是介穩(wěn)態(tài)，由於粘度很大在常溫下可以長期不變。如果在1000℃以上持久加熱，也會產(chǎn)生析晶。熔融狀態(tài)的SiO2，只有極其緩慢的冷卻，才會在1713℃可逆地轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

－方石英。綜述：

1、在SiO2的多晶轉(zhuǎn)變中，

同級轉(zhuǎn)變：

－石英

－鱗石英

－方石英轉(zhuǎn)變很慢，要加快轉(zhuǎn)變，必須加入礦化劑。

同類轉(zhuǎn)變：

－、

－和

－型晶體，轉(zhuǎn)變速度非?？?。

2、不同的晶型有不同的比重，

－石英的最大。

3、

SiO2的多晶轉(zhuǎn)變的體積效應(yīng)(見表6－1)

結(jié)論：同級轉(zhuǎn)變V大，

－石英

－鱗石英的

VMAX＝16％

同類轉(zhuǎn)變V小，鱗石英V最小，為0.2％；方石英V最大，為2.8％。同類轉(zhuǎn)變速度快，因而同類轉(zhuǎn)變的危害大。

4、對SiO2的相圖進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：

SiO2的所有處於介穩(wěn)狀態(tài)的熔體的飽和蒸汽壓都比相同溫度範(fàn)圍內(nèi)處於熱力學(xué)穩(wěn)定態(tài)的熔體的飽和蒸汽壓高。

理論和實(shí)踐證明，在給定的溫度範(fàn)圍，具有最小蒸汽壓的相一定是最穩(wěn)定的相，而兩個(gè)相如果處於平衡狀態(tài)其蒸汽壓必定相等。以耐火材料矽磚的生產(chǎn)和使用為例。原料：天然石英(

-石英)生產(chǎn)方式：高溫?zé)彑娃D(zhuǎn)變：很複雜(原因：介穩(wěn)狀態(tài)的出現(xiàn))要求：鱗石英含量越多越好，而方石英越少越好。實(shí)際情況：

相圖的應(yīng)用：加熱至573℃很快轉(zhuǎn)變?yōu)棣?石英，當(dāng)加熱至870℃不轉(zhuǎn)變?yōu)轺[石英，在生產(chǎn)條件下，常過熱到1200℃～1350℃直接轉(zhuǎn)變?yōu)榻榉€(wěn)的α-方石英。

石英、鱗石英和方石英三種變體的高低溫型轉(zhuǎn)變中，方石英V變化最大，石英次之，而鱗石英最小。如果製品中方石英含量大，則在冷卻到低溫時(shí)，由於α-方石英轉(zhuǎn)變成

-方石英有較大的體積收縮而難以獲得緻密的矽磚製品。原因：1、在870℃適當(dāng)保溫，促使鱗石英生成；

2、在1200～1350℃小心加快升溫速度避免生成α-方石英;3、在配方中適當(dāng)加入Fe2O3、MnO2、CaO或Ca(OH)2

等礦化劑，在1000℃左右產(chǎn)生一定量的液相，α-

石英、α-方石英在此液相中的溶解度大，而α-鱗

石英的溶解度小，因而α-石英、α-方石英不斷溶入液相，而α-鱗

石英則不斷從液相中析出。採取的措施：

ZrO2

有三種晶型：單斜ZrO2，四方ZrO2和立方ZrO2

其轉(zhuǎn)變關(guān)係：單斜ZrO2

四方ZrO2

立方ZrO2

1200℃2370℃1000℃0100020003000溫度(℃)四方立方單斜壓力熔體五、ZrO2系統(tǒng)ZrO2用途1、作為特種陶瓷的重要原料

由於7％～9％的體積效應(yīng)，常加適量CaO或Y2O3。在>1500℃形成立方晶型固溶體，稱穩(wěn)定化立方ZrO2

2、熔點(diǎn)高(2680℃)，作耐火材料3、利用導(dǎo)氧導(dǎo)電性能，作氧敏感測器元件4、利用體積效應(yīng)，對陶瓷材料進(jìn)行相變增韌。

二元凝聚系統(tǒng)，f=c－p+1=2－p＋1＝3－p

二元系統(tǒng)相圖以濃度為橫坐標(biāo)，溫度為縱坐標(biāo)來繪製的。二元相圖的八種類型：

1、具有低共熔點(diǎn)的二元系統(tǒng)；

2、生成一致熔融化合物的二元系統(tǒng)；

3、生成不一致熔融化合物的二元系統(tǒng)；

4、固相中有化合物形成或分解的系統(tǒng)；

5、具有多晶轉(zhuǎn)變的系統(tǒng)；

6、具有液相分層的系統(tǒng)；

7、形成連續(xù)固溶體的系統(tǒng)；

8、形成不連續(xù)固溶體的系統(tǒng)。第三節(jié)二元系統(tǒng)學(xué)習(xí)相圖的要求：

1、相圖中點(diǎn)、線、面含義；

2、析晶路程；

3、杠桿規(guī)則；

4、相圖的作用。1、E：低共熔點(diǎn)L

A＋Bf=0TAE液相線L

Af=1TBE液相線L

Bf=12、M點(diǎn)析晶路程一、具有低共熔點(diǎn)的二元系統(tǒng)相圖ATBEA＋BA＋LB＋LTAB％LBMLp=1f=2M(熔體)L1[s1,(A)]L

Ap=2f=1L2[s2,A]L

Ap=2f=1E[sE，A＋(B)]LA+Bp=3f=0E(液相消失)[ME,A+B]p=2f=1[M3,A+B]ATBA＋LB＋LTAB％LBMA+BEL2S2L1S1SEMEM33、杠桿規(guī)則

ATBA＋LB＋LTAB％LBMA+BEL2S2L1S1SEMEM3M2M1T1T2TE

(1)T1：固相量S%=0;液相量L％=100%;

(2)T2：S%=M2L2/S2L2×100％；L％＝M2S2/S2L2×100％

(3)

剛到TE:晶體B未析出，固相只含A。

S%=MEE/SEE×100％；L％＝MESE/SEE

×100％

(4)

離開TE：L消失，晶體A、B

完全析出。

SA%=MEB/AB×100％；SB%=MEA/AB×100％4、相圖的作用

(1)知道開始析晶的溫度，析晶終點(diǎn)，熔化終點(diǎn)的溫度；

(2)平衡時(shí)相的種類；

(3)平衡時(shí)相的組成

預(yù)測瓷胎的顯微結(jié)構(gòu)

預(yù)測產(chǎn)品性質(zhì)

(4)

平衡時(shí)相的含量。一致熔融化合物：液相和固相組成一致。AAmBnBMNL＋ALA＋AmBnB+AmBnB+LL+AmBnL+AmBnE1E21、E1、E2均為低共熔點(diǎn)；2、冷卻組成變化路線；3、杠桿規(guī)則；4、相圖作用：當(dāng)原始配料落在A－AmBn範(fàn)圍內(nèi)，最終析晶產(chǎn)物為A和AmBn；

當(dāng)原始配料落在B－AmBn範(fàn)圍內(nèi)，最終析晶產(chǎn)物為B和AmBn；二、生成一致熔融二元化合物的二元系統(tǒng)相圖不一致熔融化合物：是不穩(wěn)定化合物，加熱這種化合物到某一溫度便分解成討論1、E：低共熔點(diǎn)，f＝0，是析晶終點(diǎn)，LA＋C；

P：轉(zhuǎn)熔點(diǎn)或回吸點(diǎn)，f＝0，不一定是析晶終點(diǎn)，

L＋BC一種液相和一種晶相，二者組成與化合物組成皆不相同。bL+AL+CA+CC+BACBL+BTaTEEPKL三、生成一個(gè)不一致熔融化合物的二元相圖bL+AL+CA+CC+BACBL+BTaEKL12析晶路線Lp=1f=2熔體1K

[M,(B)]P[F,開始回吸B＋(C)]P[D，晶體B消失＋C]LP

Cp=2f=1E[H,C+(A)]E(液相消失)[O,A+C]LA+Cp=3f=0L

Bp=2f=1LP

＋B

Cp=3f=0PFMGBCLDOH同理可分析組成2的冷卻過程。在轉(zhuǎn)熔點(diǎn)P處，

L＋BC時(shí)，L先消失，固相組成點(diǎn)為D和F，其含量

由D、J、F三點(diǎn)相對位置求出。P點(diǎn)是回吸點(diǎn)又是析晶終點(diǎn)。BCLbL+AL+CA+CACBL+BTaEP

D

J

FML2B+C組成3在P點(diǎn)回吸，在L＋BC時(shí)L＋B同時(shí)消失，

P點(diǎn)是回吸點(diǎn)又是析晶終點(diǎn)。bL+AL+CA+CC+BACBL+BTaEP

D

L3BCLP點(diǎn)是過渡點(diǎn)，因?yàn)闊oB相生成。bL+AL+CA+CC+BACBL+BTaTEEPLLp=1f=2熔體4F

[D,(C)]E[H,C+(A)]E(液相消失)[L，A＋C]L

Cp=2f=1LA+Cp=3f=04FD

L

H

組成反應(yīng)性質(zhì)(TP)析晶終點(diǎn)析晶終相組成在PD之間L＋BC；B先消失EA＋CDF之間L＋BC；L先消失PB＋CD點(diǎn)L＋BC；L＋B同時(shí)消失PCP點(diǎn)L＋(B)CEA＋C總結(jié)規(guī)律：4bL+AL+CA+CC+BACBL+BTaTEEPKL132DF化合物在低溫形成高溫分解L+AL+BA+BACBA+CC+BETaTeTd1ABA+BA+CB+CA+BEL+AL+B化合物存在於某一溫度範(fàn)圍內(nèi)2四、固相中有化合物形成或分解的二元系統(tǒng)相圖A