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【干货资源】三元相图中用到的重点规则

武汉理工辅导员 材子考研 2022-06-09

01

三元系统组成表示法(表示组成点M的成分含量)

图1 浓度三角形  

图2 双线法确定三元组成


1.根据浓度三角形,一个三元组成点越靠近某一角顶,则该角顶代表的组元的含量越高。

2.图1M点的组成为:A%=a,B%=b,C%=c。a+b+c=100%。

3.双线法是通过组成点做两条与三角形两条边相互平行的线,交于第3条边,则组成点M的各组元含量分别为:A%=a,B%=b,C%=c。


02

浓度三角形的性质


1.等含量规则:在浓度三角形中,平行于一条边的直线上所有各点的组成中含对面顶点组元的量相等。如图3所示。即Q、P、R这三点所含的成分C的含量相等。

图3  等含量规则

2.等比例规则:从浓度三角形某顶点向其对边作射线(或与其对边上任一点的连线),线上所有各点的组成中含其他两个组分的量的比例不变。如图4所示。即CD线上各点A、B、C三组分的含量都不同,总有A:B=BD:AD。

图4  等比例规则

3.背向线规则:在浓度三角形中,一个三元系统的组成点越靠近某个顶点,该顶点所代表的组元的含量越高;反之,组成点越远离某个顶点,系统中该顶点组元的含量就越少。如图5所示,若从组成为M的熔体中析出C晶相,则液相中C晶相的含量不断减少,而A、B的量的比例保持不变,液相必定沿着CM线向背离C的方向移动。

图5  背向线规则

4.杠杆规则:当两个组成已知的三元混合物(或相)混合成一个新混合物(或相)时,则新混合物(或相)的组成点比在两个原始混合物(或相)组成点的连线上,且位于两点之间,两个原始混合物(或相)的质量之比与它们的组成点到新混合物(或相)组成点之间的距离成反比;如图6所示。

图6  杠杆规则


如图6所示,两个已知的三元系统的M和N,其质量分别为m和n,根据杠杆规则,混合后形成的新系统P的组成点一定在MN的组成点连线上,且在M和N之间,同时有下列关系:

5.重心规则(判断无变量点的性质)

(1)重心位置规则:M+N+Q=P,P点为低共熔点

(2)交叉位置规则:P+Q=M+N,P点为单转熔点

(3)共轭位置规则:P+Q+N=M,P点为双转熔点

(a)重心位置(b)交叉位置(c)共轭位置

图7  重心规则

6.连线规则(最高温度规则)

在三元系统中,两个初晶区之间的界线(或其延长线 ),如果和这两个晶相的组成点的连线(或其延长线 )相交,则交点是界线上的温度最高点,界线上的温度是随着上述交点而下降的。它们的位置关系可能有以下三种情况,如图8所示。

图8  连线规则

7.三角形规则:原始熔体组成点所在三角形的三个顶点表示的物质即为其结晶产物,与这三个物质相对应的初晶区所包围的无变量点是其结晶结束点。

8.界线性质的判断(切线规则)

通过界线上各点作切线,与两个相应的晶相组成点的连线相交,如果交点都在连线之内则为共熔界线;如果交点都在连线之外(即与连线的延长线相交),则为转熔界线,且是远离交点的那个晶相被转熔(回吸);如果交点恰好和一晶相组成点重合,则该点为界线性质转变点(界线性质由共熔线变为转熔线),在该点的液相只析出该晶相组成点所代表的晶相。

图9  切线规则

图9中pP线是A、B两个初晶区之间的界线,相应两晶相组成点为AB线。通过点作界线的切线,切线与AB连线的交点在S1点。S1是液相在点时的瞬时析晶成分。根据杠杆规则可知:S1=A+B,即液相在点析出的固相是由A、B两种晶相组成的,L(l1)→ A+B,故液相在点进行的是低共熔过程。若通过点做界线的切线,切线与连线AB的延长线相交于S2点,根据杠杆规则:A+S2=B,即S2=B-A,就是说析出组成为S2的固相时有一部分A被溶解(回吸),L(l2)+A→B,故液相在点进行的是转熔过程。若通过b点做界线的切线,切线刚好与B点重合,则在b点的液相只析出B晶相,

Lb→B。可以看出,这是一条性质发生变化的界线,高温pb段具有共熔性质而低温bP段具有转熔性质。界线性质转变点为b点。

为了在相图上区分不同性质的界线,在界线上表示温度下降方向时,共熔界线用单箭头表示,而转熔界线用双箭头表示。


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