理论教育 具有不一致熔三元化合物的系统优化

具有不一致熔三元化合物的系统优化

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:图8.94不一致熔三元化合物系统平衡结晶示意图(一)不一致熔三元化合物的组成点不在其自身的初晶区内,如图8.94中的化合物S。首先找出相图中有哪些化合物,它们的组成点、初晶区。根据组成点与初晶区的位置关系判断这些化合物是属于二元还是三元化合物、一致熔还是不一致熔化合物。

具有不一致熔三元化合物的系统优化

图8.94 不一致熔三元化合物系统平衡结晶示意图(一)

不一致熔三元化合物的组成点不在其自身的初晶区内,如图8.94中的化合物S。下面我们讨论这类相图中不同系统点的结晶过程及组织。图8.94中的副三角形有△ABS、△BCS和△ACS。界线温度的降低方向如图8.94中箭头所示。界线E1E2的最高温度点在q点(图中q左边界线上的箭头因空间不够未标出)。界线PE1的最高温度点在P点、界线PE2的最高温度点在n点。无变量点E1、E2皆为共晶点,而P点为包晶点(或单转熔点)。根据切线规则,我们可知:液体在界线E1E2和PE1上进行的是共晶过程;而在界线PE2上进行的是两种过程。PE2上,b点处的切线恰好与AS交于S点。因此,bP段各点的切线与AS的延长线相交,液相在这段发生转熔过程或包晶反应。而bE2段各点的切线与AS的相交,故液相在bE2段发生共熔或共晶反应。

1.图8.94中的m点系统

m点系统处于A的初晶区,因此它在结晶时首先析出初晶A。液相沿Am延长线向界线PE2移动,同时析出A晶相。当液相达到PE2上的a点时,开始析出S。由于m点处于副三角形△ACS内,故其结晶结束点在△ACS对应的无变量点E2处,故液相在界线上朝E2移动。固相组成点在AS线上朝S方向移动(因为此时固相只有A、S)。液相在ab段发生包晶反应L+A—→S。当液相达到b点时,固相到达AS线上的d点。液相降温到b点以后,发生共晶反应L—→A+S。当液相达到E2点时,固相到达AS线上的g点。液相E2点发生三元共晶反应L—→A+S+C,结晶结束,固相到达m点。

液相:

固相:

该系统的室温平衡组织为初晶A、二元共晶A+S及三元共晶A+C+S,而且还有A转熔的S包覆着部分初晶A。

2.图8.95中的1点系统

图8.95中1点系统处于A的初晶区,因此初晶A首先析出。该系统还在副三角形ABS内,故其结晶结束点在△ABS对应的无变量点P处。P点处于其对应副三角形ABS的共轭位置,因此A、B组元在P点要发生包晶反应L+A+B—→S。而且,我们根据界线温度降低方向看,有两个界线的箭头离开P点,这与图8.90和图8.94中的P点有所不同。图8.90和图8.94中的转熔点P只有一个箭头离开它,故它们属于单转熔点,而图8.95中的P点属于双转熔点。

单转熔点也称为双升点,低共熔点也叫三升点,这是人们从系统升温角度来命名无变量点的。共晶点、包晶点、双降点(即双转熔点)是从系统降温角度来命名的。

液相:

图8.95 不一致熔三元化合物系统平衡结晶示意图(二)

固相:(www.daowen.com)

该系统的室温平衡组织为初晶A、二元共晶A+B、S包覆的A和B。

3.图8.96中的2点系统

图8.96中2点系统仍处于A的初晶区,因此首先析出初晶A。该系统点在副三角形BSC内,故其结晶结束点在E1。P点处于其对应副三角形ABS的共轭位置,故A、B组元在P点要发生包晶反应L+A+B—→S。此图中的P点也属双转熔点,而且液相在界线ad段发生包晶反应L+A—→S。液相到达d点时,A晶相转化完全,此时固相只有S晶相。液相沿Sd线的延长线穿越S的初晶区(越区),直到界线E1E2上的g点,然后向E1移动,结晶结束。

图8.96 不一致熔三元化合物系统平衡结晶示意图(三)

液相:

固相:

室温平衡组织为S、共晶C+S、共晶C+S+B。至此,我们介绍了三元相图的基本类型。现在小结一下分析这几类相图的方法。

(1)判断化合物的性质。首先找出相图中有哪些化合物,它们的组成点、初晶区。根据组成点与初晶区的位置关系判断这些化合物是属于二元还是三元化合物、一致熔还是不一致熔化合物。

(2)划分副三角形。根据副三角形的划分方法,把复杂相图分为若干个三元系统(但并不是所有无变量点都能找到一个对应的副三角形)。

(3)判断界线的温度下降方向及性质。用连线规则进行判断,并用箭头标出。再用切线规则判断界线上是发生共晶还是包晶过程。

(4)无变量点性质判断。运用重心规则检查无变量点在其对应的副三角形的重心位、交叉位还是共轭位置,然后确定三元无变量点处的相平衡关系。

(5)分析特定系统点的结晶或熔融过程。在前面几种类型的介绍中,我们着重介绍的是结晶过程,熔融过程与之相反。

(6)计算某个温度下的液、固相质量分数。这需要利用杠杆规则。接下来,我们介绍两种专业相图及相图在配方中的应用。

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