相图(新)
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元:组成合金的最基本的独立的物质,简称元相:合金中结构相同、成分和性能均一并以界面相互分开的组成部分。
(包括固溶体和金属化合物)组织:由于形成条件不同,形成具有不同形状、大小数量及分布的相相互结合而成的综合体。
固溶体:组元以不同比例混合后形成的固相晶体结构与组成合金的某一组元相同,这种相称固溶体组元:组成合金最基本的独立的物质。
固溶体:合金组元通过相互溶解形成的一种成分及性能均匀的,且结构与其中一种组元相同的固相。
置换固溶体:溶质原子位于溶剂晶格的某些结点位置所形成的固溶体。
间隙固溶体:溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体。
表象点:位于相图中,并能表示合金成分、温度的点称表象点。
吉布斯相律:相律是表示平衡条件下,系统的自由度数、组元数和相数之间的关系,是系统平衡条件的数学表达式。
相律可用下式表示: f = c -p +2 当系统的压力为常数时,则为: f = c-p + 1式中,c 系统的组元数,p 平衡条件下系统中相数, f 为自由度数。
自由度:是指在保持合金系中相的数目不变的条件下,合金系中可以独立改变的影响合金状态因素的数目匀晶转变:从液相结晶出单相的固溶体,这种结晶过程称匀晶转变异分结晶:固溶体结晶过程中,结晶出的固相与母相成分不同,这种结晶也称为选择结晶。
同分结晶:纯金属结晶时,所结晶出的晶体与母相化学成分完全一样。
枝晶偏析:生成固体的成分不均匀-偏析,快速冷却时在一个晶粒内部先后结晶的成分有差别,所以称为晶内偏析,金属的晶体往往以树枝晶方式生长,偏析的分布表现为不同层次的枝晶成分有差别,因此又称枝晶偏析区域偏析:固溶体不平衡结晶时造成的大范围内化学成分不均匀的现象叫做宏观偏析或区域偏析。
伪共晶:这种非共晶成分合金所得到的共晶组织称伪共晶。
成分过冷:在正温度梯度下,纯金属的生长方式为平面长大;负温度梯度时,树枝状生长。
而固溶体结晶时,即使温度梯度是正值,也经常出现树枝状生长和胞状生长的情况,这是由于凝固过程中,成分是在不断的变化,溶质元素重新分配,在液固界面处形成溶质浓度梯度,液体和固体的成分均不能达到平衡状态,即产生了所谓成分过冷的现象。
1.阵点:晶体中的质点抽象位规则排列于空间的几何点。
2.空间点阵:阵点在空间呈周期性规则排列,并具有完全相同的周围环境,这种由它们在三维空间规则排列的阵列称为空间点阵。
3.空间格子:用来描述空间点阵的三维几何格架。
4.简单晶胞:只有在平行六面体每个顶角上有一阵点的晶胞。
5.复杂晶胞:除在顶角外,在体心、面心或底心上有阵点。
6等同点:晶体结构中物质环境和几何环境完全相同的点。
7.合金:由两种或两种以上的金属或金属与非金属经熔炼、烧结或其他方法组合而成,并具有金属特性的物质。
8.组元:组成合金的基本的、独立的物质。
9.相:合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构和性质并以界面相互隔开的均匀组成部分。
10.单相合金:有一种相组成的合金。
11.多相合金:由几种不同的相组成的合金。
12.固溶体:以某一组元位溶剂,在其晶体点阵中融入其他组元原子(溶质原子)所形成的均匀混合的固态溶体,它保持着溶剂的晶体结构类型。
13.中间相:两组元A 和B 组成合金时,除了形成以A 为基或以B 为基的固溶体外,还可能形成晶体结构与A,B 两组元均不相同的新相。
由于它们在二元相图上的位置总是位于中间,故通常把这些相称为中间相。
14.中间相的分类:正常价化合物、电子化合物、与原子尺寸因素有关的化合物(间隙相和间隙化合物、拓扑密堆相)固溶体根据溶质原子在溶剂点阵中所处位置,分为置换固溶体和间隙固溶体。
按固溶度分类:有限固溶体和无限固溶体。
按各组元原子分布的规律性分类:无序固溶体和有序固溶体。
15.置换固溶体:溶质原子置换了溶剂点阵的部分溶剂原子的固溶体。
16.极限电子浓度:最大溶解度时的电子浓度数值接近位1.4。
17.间隙固溶体:溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体。
18间隙相:当非金属X和金属M原子半径的比值r x/r M<0.59时,形成具有简单的晶体结构的相。
19.间隙化合物:当r x/r M>0.59时,形成具有复杂的晶体结构的相。
第六章相平衡内容提要:本章系统阐述相图的基本原理并结合实际介绍了相图在无机非金属的研究和生产实践中的具体应用。
硅酸盐系统中的组分、相及相律:相——体系中具有相同物理与化学性质的均匀部分的总和称为相。
组元——系统中每一个能单独分离出来并独立存在的化学均匀物质称为物种或组元。
独立组元数——决定一个相平衡系统的成分所必需的最少物种(组元)数成为独立组元数。
独立组元数=物种数-独立化学平衡关系式数自由度——在一定范围内可以任意改变而不引起旧相消失或新相产生的独立变数称为自由度。
相律数学式为:-F+=PnC式中P——系统平衡时的相数;F——独立可变数的数目即自由度;C——独立组元数即组分数;n——外界因素的独立变量。
如果外界因素只有温度和压力影响时,相律关系式为2F,对于凝聚体C+-=P系(不考虑压力)相律为:1+FC=P-凝聚系统相图测定方法:1、淬冷法(静态法)在高温充分保温的试样迅速掉入淬冷容器,然后用X射线、电子显微镜等对试样进行物相鉴定。
当试验点足够多,温度与组成间隔小时能获得准确的结果。
这是凝聚系统相图测定的主要方法,缺点是工作量相当大。
2、热分析法(动态法)冷却曲线法系通过测定系统冷却过程中的温度-时间曲线、并通过曲线的连续、转折或水平段出现的温度来确定相变化。
差热曲线法试用于相变热效应小的试样,其原理是将被测试样及惰性参比物放在相同热环境中,以相同速率升温,当试样有相变而产生热效应时与参比物之间产生的温差用差热电偶检测,根据差热曲线峰或谷的位置判断试样发生的相变温度。
三元系统相平衡基本原理:组成表示法:用等边三角形表示三元系统中各组成相对含量,此三角形称为组成三角形或浓度三角形。
等含量规则:平行于浓度三角形某一边的直线上的各点,都含有等量的对面顶点组元。
等比例规则:浓度三角形一顶点和对边上任一点的连线上各点的体系中其它两个组元的含量比值不变。
背向规则:如果从三个组元的混合物中不断取走C组元,那么这个系统的组成点将沿通过C的射线并朝着背离C的方向而变化。
第九章相变过程内容提要在一定条件(温度、压力或特定的外场等)下,物质将以一种与外界条件相适应的聚集状态或结构形式存在,这种形式就是相。
相变是指在外界条件发生变化的过程中,物相于某一特定的条件下(或临界值时)发生突变。
突变可以体现为:(1)从一种结构变化为另一种结构,例如气相、液相和固相间的相互转变,或在固相中不同晶体结构或聚集状态之间的转变;(2)化学成分的不连续变化,例如固溶体的脱溶分解或溶液的脱溶沉淀;(3)某些物理性质突变,如顺磁体-铁磁体转变,顺电体-铁电体转变,正常导体-超导体转变等,反映了某一种长程有序相的出现或消失;又如金属-非金属转变,液态-玻璃态转变等,则对应于构成物相的某一种粒子(电子或原子)在两种明显不同的状态(如扩展态与局域态)之间的转变。
上述三种变化可以单独地出现,也可以两种或三种变化兼而有之。
如脱溶沉淀往往是结构与成分的变化同时发生,铁电相变则总是和结构相变耦合在一起的,而铁磁相的沉淀析出则兼备三种变化。
相变在无机材料领域中十分重要。
例如陶瓷、耐火材料的烧成和重结晶,或引入矿化剂控制其晶型转化;玻璃中防止失透或控制结晶来制造各种微晶玻璃;单晶、多晶和晶须中采用的液相或气相外延生长;瓷釉、搪瓷和各种复合材料的熔融和析晶;以及新型铁电材料中由自发极化产生的压电、热释电、电光效应等都可归之为相变过程。
相变过程中涉及的基本理论对获得特定性能的材料和制订合理工艺过程极为重要,目前已成为研究无机材料的重要课题。
相变理论要解决的问题是:(1)相变为何会发生?(2)相变是如何进行的?前一个问题的热力学答案是明确的,但不足以解决具体问题,有待于微观理论将一些参量计算出来。
后一个问题的处理则涉及物理动力学(physical kinetics)、晶格动力学、各向异性的弹性力学,乃至于远离平衡态的形态发生(morphogenesis)。
这方面的理论还处于从定性或半定量阶段向定量阶段过渡的状态。
描述运动的新视角--相图
崔甲武;陈岚
【期刊名称】《南阳师范学院学报》
【年(卷),期】2002(001)002
【摘要】提出用相图法描述物质的运动,以振动为例讨论了相图法及相关分析,相图对研究混沌有非常重要的意义.
【总页数】3页(P47-49)
【作者】崔甲武;陈岚
【作者单位】南阳师范学院,物理系,河南,南阳,473061;南阳市三中,河南,南
阳,473000
【正文语种】中文
【中图分类】O59
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xrd 即X-ray diffraction ,X射线衍射,通过对材料进行X射线衍射,分析其衍射图谱,获得材料的成分、材料内部原子或分子的结构或形态等信息的研究手段。
X射线是一种波长很短(约为20~0.06┱)的电磁波,能穿透一定厚度的物质,并能使荧光物质发光、照相乳胶感光、气体电离。
在用电子束轰击金属“靶”产生的X射线中,包含与靶中各种元素对应的具有特定波长的X射线,称为特征(或标识)X射线。
考虑到X射线的波长和晶体内部原子间的距离(10-8nm)相近,1912年德国物理学家劳厄(M.von Laue)提出一个重要的科学预见:晶体可以作为X射线的空间衍射光栅,即当一束 X射线通过晶体时将发生衍射,衍射波叠加的结果使射线的强度在某些方向上加强,在其他方向上减弱。
分析在照相底片上得到的衍射花样,便可确定晶体结构。
这一预见随即为实验所验证。
1913年英国物理学家布喇格父子(W.H.Bragg,W.L.Bragg)在劳厄发现的基础上,不仅成功地测定了NaCl、KCl等的晶体结构,并提出了作为晶体衍射基础的著名公式──布喇格定律:2d sinθ=nλ式中λ为X射线的波长,n为任何正整数,又称衍射级数。
其上限为以下条件来表示:nmax=2dh0k0l0/λ,dh0k0l0<λ/2只有那些间距大于波长一半的面族才可能给出衍射,以此求纳米粒子的形貌。
当X射线以掠角θ(入射角的余角)入射到某一点阵平面间距为d的原子面上时,在符合上式的条件下,将在反射方向上得到因叠加而加强的衍射线。
布喇格定律简洁直观地表达了衍射所必须满足的条件。
当 X射线波长λ已知时(选用固定波长的特征X射线),采用细粉末或细粒多晶体的线状样品,可从一堆任意取向的晶体中,从每一θ角符合布喇格条件的反射面得到反射,测出θ后,利用布喇格公式即可确定点阵平面间距、晶胞大小和类型;根据衍射线的强度,还可进一步确定晶胞内原子的排布。
这便是X射线结构分析中的粉末法或德拜-谢乐(Debye—Scherrer)法的理论基础。