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5.6.3 (1) Basic types of ternary phase diagrams课程教案、知识点、字幕

同学们好

上次课

我们分析了最简单的三元系统相图

这次课

我们学习三元系统相图的基本类型

包括生成一个一致熔融二元化合物的三元系统相图

和一个不一致熔融二元化合物的三元系统相图

生成一个固相分解的二元化合物的三元系统相图

还有生成一个三元系统相图包括一致熔融三元化合物

和一个不一致熔融三元化合物

这五类相图

大家尤其要认真分析的是点

线面的含义

还有析晶路线的分析

首先

我们来看生成一个一致熔融二元化合物的三元系统相图

看三元相图AB边的下方

为我们学过的

生成个一致熔融二元化合物的二元系统相图

二元相图中判断化合物S性质时

我们是看化合物S的组成线

在其液相线对应的组成范围内

就判断S是一致熔融的

现在三元相图中

S的液相线发展为液相面

投影下来为S的初晶区

那么

当S的组成点位于其初晶区范围内时

就是一致熔融化合物

二元相图中

一致熔融化合物可以将相图进行分解

那么

三元化合物中一致熔融化合物

也可以将相图进行分解

分解为左右两个简单的相图

这样有E1和E2

两个低共熔点

如果系统组成点位于△ACS内

那么析晶终点就是E1

析晶产物就是三个顶点代表的物质

同理

如果系统组成点位于△CSB内

那么析晶终点就是E2

析晶产物就是这个三角形三个顶点代表的物质

需要注意的是

界线E1E2上的m点

M点我们称它为马鞍点

为什么叫做马鞍点呢

我们来看

在E1E2这条线上

m点为温度最高点

而在CS线上m点是温度最低点

如右图所示

M所在位置类似于马鞍中间的位置

故称为马鞍点

注意

马鞍点并不是三元低共熔点。

接下来

我们学习生成一个不一致熔融二元化合物的三元系统相图

在学二元相图时

生成一个不一致熔融化合物的二元系统相图是最重要的

那么同样

我们也要重点学习这类生成一个不一致熔融二元化合物三元相图

看三元相图AB边的下方

为我们学过的生成一个不一致熔融二元化合物的二元系统相图

化合物S的组成线不在其液相线对应的组成范围内

所以S是不一致熔融的化合物

现在三元相图中

S的组成点不在其初晶区范围内

所以就可以判断S是不一致熔融化合物

二元相图中

不一致熔融化合物不能对相图进行分解

那么

三元化合物中的不一致熔融化合物

也不能对相图进行分解

二元相图中

Q为转熔点

那么到三元相图中发展为转熔线PQ

PQ线上的液相能够把晶体B转熔回析生成晶体S

E点为ACS的三元低共熔点

为三线交点

三条线上三个箭头都指向E点

那么我们看P点

P点也是三条线的交点

有两个箭头指向P

一个箭头远离P

那么P点的性质肯定和E点不一样

P点是什么性质的点呢

PQ线为转熔线

但是

以后其他相图中我们如何知道哪条界线是共熔线

哪条是转熔线呢

我们接下来通过学习四个重要规则加以分析

学习这些重要规则

我们要知道每一个规则的作用及如何应用

第一个规则连线规则

连线规则的作用是用来判断界线的温度走向

具体应用时

将界线与相应的连线相交

交点或者延长线的交点就是界线上的温度最高点

温度走向是背离交点

如左边这个图

EF是初晶区C和S的界线

那么对应的相应连线就是CS

两条线相交

或者延长线相交

交点M就是温度最高点

所以箭头背向交点

指向温度降低的方向

具体在相图中应用连线规则

我们判断右图中EP线的温度走向

EP线是CS的界线

所以相应连线就是CS

两条线不相交

延长线相交

交点M就是温度最高点

箭头从P指向E

切线规则

切线规则用于判断三元相图上界线的性质

就是判断界线是共熔线还是转熔线

在界线上任取一点

过这点作界线的切线

切线与相应组成的连线相交

如果交点在连线上

则表示界线上该处具有共熔性质

如果交点在连线的延长线上

则表示界线上该处具有转熔性质

远离交点的晶相被回吸

如左图中

我们分析Pp线的性质

过Pp线上一点做一条切线

和相应连线BS的延长线相交

所以Pp线就是转熔线

把离交点远的晶体B转融掉生成S

再看右图

我们来确定一下PE线的性质

那么取一点做PE的切线

这条切线和相应的连线CS相交

交点在CS中间

所以PE线是共熔线

那么确定一下PR线的性质

取一点作PR的切线

此切线和相应的连线AS的延长线相交

所以PR线是转熔线

把离交点N的晶体A

转融掉生成S

有时一条界线上切线与连线相交有两种情况

就是界线上一段具有共熔性质

过一转折点后另一段又具有转熔性质

在三元相图上

共熔界线的温度下降方向用单箭头表示

转熔界线的温度下降方向用双箭头表示

我们看右边相图

分析E2E3线的性质

BS为这条界线的相应连线

首先做出红色这条切线

和相应连线BS相交

交点在BS中间

所以这段线是共熔性质

再做出绿色这条切线

切线与相应连线BS的延长线相交

所以这段线是转熔线

把离交点远的晶体B转溶掉

生成离交点近的晶体S

我们看第三个规则

重心规则

重心规则用于判断无变量点的性质

如果无变量点处于其相应副三角形的重心位

则为共熔点

处于其相应副三角形的交叉位

则为单转熔点

处于其相应副三角形的共轭位

则为双转熔点

大家注意

这里面提到的其相应副三角形是什么意思呢

副三角形就是指

与该无变量点液相平衡的三个晶相组成点连接成的三角形

我们来看左边这个相图

无变量点E点所对应的副三角形是△ACS

因为包围E点的三个初晶区是ACS

与E点的液相平衡的三个晶相就是AC and S

所以我们画出△ACS这个副三角形

E点在它所对应的这个负三角形△ACS的内部

也就是重心位

所以E点是低共熔点

我们再来看P点

包围P点的三个初晶区是BCS

那么我们就做出副三角形△BCS

P点位于△BCS一条边的外侧

另两条边延长线的范围内

所以是位于其所对应的副三角形的交叉位

那么P点就是一个单转熔点

P点的液相会把顶点B晶体转融掉

生成晶体C和S

我们再来判断右图中E3点的性质

包围E3点的初晶区为ABS

所以E3点所对应的副三角形就是△ABS

E3点位于△ABS的共轭位

所以E3为双转熔点

E3处的液相将把晶体AB转融掉

生成S

通过这些分析

大家知道

副三角形是根据无变量点画分出来的

但有时有的无变量点并不能画出副三角形

也就是说无变量点的个数大于等于副三角形的个数

这个在后续的相图讲解中我们再给大家举例说明

判断无变量点的性质还有一方法

我们知道

任何一个无变量点必是三个初相区和三条界线的交汇点

如果三条界线的温度下降箭头都指向交汇点

那么这个无变量点就是共熔点

如图中的E点

两个箭头指向交汇点

就是单转熔点

如图中的P点

如果两个箭头背向交汇点

那么就是双转熔点

这一判断方法还有助于我们检验连线规则是否使用正确

最后一个规则

三角形规则

三角形规则可以确定结晶产物和结晶终点

原始熔体组成点所在三角形的三个顶点表示的物质就是结晶产物

与这三个物质相应的初晶区所包围的三元无变量点就是结晶终点

如图中

M点位于副三角形ACS内

那么析晶产物就是ACS

析晶终点就是初晶区ACS包围的E点

而N点位于副三角形BCS内

那么析晶产物就是三角形三个顶点代表的BCS

析晶终点就是初晶区BCS包围的P点

应用三角形规则可以帮助我们正确分析析晶路线

Fundamentals of Inorganic Materials Science课程列表：

1 Introduction

-Introduction

-introduction

-Test for chapter 1

2 Crystal Imperfection

-2.1 Type of defect

--2.1 Types of point defects

--2.1 Types of point defects

-2.2.1 The expression methods of point defects

--2.2.1 The expression methods of point defects

--2.2.1 The expression methods of point defects

-2.2.2 The rules for writing of defect reaction equation

--2.2.2 The rules for writing of defect reaction equation

--2.2.2 The rules for writing of defect reaction equation

-2.3 Calculation of thermal defect concentration

--2.3 Calculation of thermal defect concentration

--2.3 Calculation of thermal defect concentration

-2.4 Non-stoichiometric compounds

--2.4 Non-stoichiometric compounds

--2.4 Non-stoichiometric compounds

-Homework for chapter 2

-Test for chapter 2

3 Solid solution

-3.1 The classification of solid solutions

--3.1 The classification of solid solutions

--3.1 The classification of solid solutions

-3.2 Substitutional solid solution

--3.2 Substitutional solid solution

--3.2 Substitutional solid solution

-3.3 Interstitial solid solution

--3.3 Interstitial solid solution

--3.3 Interstitial solid solution

-3.4 The research method of solid solutions

--3.4 The research method of solid solutions

--3.4 The research method of solid solutions

-3.5 Questions for crystal imperfection and solid solution

--Questions for crystal imperfection and solid solution

-Homework for chapter 3

-Test for chapter 3

4 Melt and glass

-4.1 Melt structure

--4.1 Melt structure

--4.1 Melt structure

-4.2 The properties of the melt

--4.2.1 The properties of the melt_viscosity

--4.2.2 The properties of the melt_surface tension

--4.2 The properties of the melt

-4.3 The characteristics of glass

--4.3 The characteristics of glass

--4.3 The characteristics of glass

-4.4 The formation of glass

--4.4.1 The formation of glass_kinetics conditions

--4.4.2 The formation of glass_crystal chemical conditions

--4.4 The formation of glass

-4.5 The structure of glass

--4.5 The structure of glass

--4.5 The structure of glass

-4.6 The typical glass

--4.6 The typical glass

--4.6 The typical glass

-4.7 Questions for melt and glass

--Questions for melt and glass

-Test for chapter 4

5 Phase equilibrium

-5.1 Phase equilibrium in silicate systems

--5.1 Phase equilibrium in silicate system

--5.1 Phase equilibrium in silicate system

-5.2 One-component system phase diagram

--5.2 One-component system phase diagram

--5.2 One-component system phase diagram

-5.3 Applications of one-component diagrams

--5.3 Applications of one-component diagrams

--5.3 Applications of one-component diagrams

-5.4 Binary diagrams

--5.4.1 Binary diagram with eutectic point

--5.4.2 Binary system with a congruent melting compound and one with an incongruent melting compound

--5.4.3 Other five types of phase diagrams of binary systems

--5.4 Binary diagrams

-5.5 Applications of binary phase diagrams

--5.5 Applications of binary phase diagrams

--5.5 Applications of binary phase diagrams

-5.6 Ternary diagrams

--5.6.1 Representation of ternary system composition

--5.6.1 Representation of ternary system composition

--5.6.2 Three-dimensional state diagram and plane projection diagram of a simple ternary system

--5.6.2 Three-dimensional state diagram and plane projection diagram of a simple ternary system

--5.6.3 (1) Basic types of ternary phase diagrams

--5.6.3 (2) Basic types of ternary phase diagrams

--5.6.3 (3) Basic types of ternary phase diagrams

--5.6.3 Basic types of ternary phase diagrams

-5.7 Applications of ternary phase diagrams

--5.7 Applications of ternary phase diagrams

--5.7 Applications of ternary phase diagrams

-5.8 Research methods of phase equilibrium

--5.8 Research methods of phase equilibrium

--5.8 Research methods of phase equilibrium

-5.9 Questions for phase equilibria

--Questions for phase equilibria

-Homework for chaper 5

-Test for chapter 5

6 Diffusion

-6.1 Overview of diffusion

--6.1 Overview of diffusion

--6.1 Overview of diffusion

-6.2 The kinetic equations of diffusion

--6.2 The kinetic equations of diffusion

--6.2 The kinetic equations of diffusion

-6.3 The thermodynamic equation of diffusion

--6.3 The thermodynamic equation of diffusion

--6.3 The thermodynamic equation of diffusion

-6.4 Diffusion mechanisms and diffusion coefficient

--6.4 Diffusion mechanisms and diffusion coefficient

--6.4 Diffusion mechanisms and diffusion coefficient

-6.5 Diffusion in solid

--6.5 Diffusion in solid

--6.5 Diffusion in solid

-6.6 Factors affecting diffusion

--6.6 Factors affecting diffusion

--6.6 Factors affecting diffusion

-6.7 Questions for diffusion

--Questions for diffusion

-Homework for chaper 6

-Test for chapter 6

7 Solid state reactions

-7.1 Overview of solid state reactions

--7.1 Overview of solid state reactions

--7.1 Overview of solid state reactions

-7.2 Kinetic equation of solid state reaction

--7.2 Kinetic equation of solid state reaction

-7.3 Factors affecting the solid state reaction

--7.3 Factors affecting the solid state reaction

--7.3 Factors affecting the solid state reaction

-Homeword for chapter 7

8 Phase transformation

-8.1 The categories of phase transformation

--8.1 The categories of phase transformation

--8.1 The categories of phase transformation

-8.2 Crystallization

--8.2.1 Crystallization thermodynamics

--8.2.2 Crystallization kinetics

--8.2 Crystallization

-8.3 Phase Separation of glass

--8.3 Phase separation of glass

--8.3 Phase separation of glass

-8.4 Questions for phase transformation

--Questions for phase transformation

-Test for chapter 8

9 Sintering

-9.1 Overview of sintering

--9.1 Overview of sintering

--9.1 Overview of sintering

-9.2 The driving forces and models of sintering

--9.2 The driving forces and models of sintering

--9.2 The driving forces and models of sintering

-9.3 Solid state sintering

--9.3.1 Evaporation-Condensation mass transfer

--9.3.2 Diffusion mass transfer

--9.3 Solid state sintering

-9.4 Liquid phase sintering

--9.4.1 Flow mass transfer

--9.4.2 Solution-Precipitation mass transfer

--9.4 Liquid phase sintering

-9.5 Grain growth and secondary recrystallization

--9.5.1 Grain growth

--9.5.2 Secondary recrystallization

--9.5 Grain growth and secondary recrystallization

-9.6 Factors affecting sintering

--9.6 Factors affecting sintering

--9.6 Factors affecting sintering

-9.7 Questions for sintering

--Questions for sintering

-Homework for chapter 9

-Test for chapter 9

5.6.3 (1) Basic types of ternary phase diagrams笔记与讨论

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