下载文档原格式
四元系统相图结构简介摘要：相图在化学工程的各方面均有重要的应用，随着成分的增加，相图也变得越来越复杂，以一下简单介绍一下四元系统相图的结构关键词：四元系统相图结构正文：一、四元系统的浓度表示法四元系统具有四个独立组元（即C＝4），如同分析二元和三元系统一样，对于大多数凝聚系统，可以不考虑压力这一变量。
于是，四元系统的相律有如下形式：F＝5－φ如φ＝1 则F＝4 ；φ＝5 则F＝0可见相数最多不超过5，自由度最大不超过4。
自由度为4，表明有四个独立变数，即温度和组成中三个独立组元的百分含量，因此，用平面正三角形表示四元体系的浓度关系已不可能，必须用正四面体来表示。
这种四面体称为浓度正四面体。
第四个独立组元的百分含量可由相图得出。
四元系统中的任一组成，在浓度正四面体中都能找到对应的一点；或者相反地，在浓度正四面体中任一点都能找到其对应的四元系统的组成。
如图所示正四面体的每条边长定为100％，正四面体的各个定点表示纯独立组元的组成，各条边表示二元系统的组成；各个等边三角形表示三元系统的组成，正四面体内的任何一点对应于四元系统的组成；如果要读出图中某点（如M点）所含各组元的百分含量，可通过此点作平行于三个面的平行面于三条棱向交，其截距B M，C M，D M图（1）四元系统的浓度表示法分别表示M点所含的B、C、D组元的含量，第四组元A的含量A M可以从100－B M－C M－D M计算得到。
在这种浓度正四面体内，和三元系统的浓度正三角形类似，也存在相应的几何关系，即等比例规则和等含量规则。
如通过四面体任一顶点作任意直线，在这一直线上的各组成点皆有相同比例的其它三个绍分，离顶点愈远，顶点组分的含量愈少；通过四面体某棱的平面，在这一平面上的各组成点，另外两组分的含量比例不变，平行于四面体某个面的平面上的各点，其第四组分的百分含量不变。
通过以上叙述可以总结出初，浓度正四面体的几点性质如下：（1）与正四面体某一面平行的平面上任何一点的组成，所含其对面顶角的组元质量分数不变；（2）通过以正四面体某一棱为轴作的平面上任意点的组成，含不在此轴上的另两个组元之比值不变；（3）通过正四面体的任一顶角向其对面正三角形所作的直线上任何点，其所含的其余三个顶角组分含量之比不变；（4）通过正四面体内的任意一点作平行于任意一棱的平行线，可以确定各组分的浓度。
相图相图又称为状态图或平衡图，它是表示材料系统中相的状态与温度及成分之间关系的一种图形。
由相图可以知道材料的凝固或熔化温度及系统中可能发生的固态相变或其他转变；材料的性能与相图有一定关系，掌握了有关相图的知识，就可以通过相图预测材料的某些性能。
所以，相图是材料科学工作者必不可少的重要工具。
相、相平衡及相图的制作相相是指一个系统中，具有同一结构、同一聚集状态的均匀部分，不同相之间有明显的如单相固熔体，其中某个微区成分并不均匀，而存在成分偏聚现象，另外，在同一相的不同面分开的并不一定都是两种相。
合金中的相，“均匀”是指成分、结构及性质要么宏观上完全相同，要么呈连续变化相平衡与规律相平衡是指某一温度下，系统中各相经很长时间也不互相转变，处于平衡状态，相平衡的热力学条件要求每个组元在各相中的化学位必须相等。
若是二元合金，则相律：在恒压条件下，相平衡的数学表达式：式中：——自由度数；——平衡相的数目。
相律的应用：确定合金系中可能存在的最多平衡相的数目及结晶进行的条件；判断相图的正确性。
相图的测定方法依据：相变时伴随有性能的突变。
方法：热分析法、膨胀法、硬度法、磁性法、电阻法、X-射线结构分析等。
以热分析法为例，二元相图的制作过程为：1〉配置几组成分不同的合金，如Cu-Ni系（5组）2〉测定上述合金的冷却曲线；3〉找出合金的临界点；4〉把这些临界点描在温度－成分的坐标中；5〉把性质相同的临界点用光滑曲线连接起来,即得到相图，如下图示。
用热分析法建立Cu-Ni相图相图的基本类型:三类基本的二元相图图型二元匀晶相图由液相直接结晶出单相固熔体的过程，称为匀晶转变。
完全具有匀晶转变的相图，称为匀晶相图，如Cu-Ni相图。
相图分析液相线，是指不同成分的液相开始转变为固相的温度连线。
固相线，是指不同成分的液相完全转变为固相的温度连线。
整个相图分为三个相区：L，α+L，α固熔体的平衡凝固平衡凝固，是指系统无限缓慢的冷却，原子扩散非常充分，时时达到相平衡条件的一种凝固方式。
