文档介绍：材 料 物 理 化 学
Physical Chemistry of Materials
主讲：黄少铭 教授
马德琨 博士
第三章 相平衡、相图和相变过程
主要讲解内容：
Ａ．相与相平衡
Ｂ f = 2
B f =0
C f=0
D
温 度
气相
f =2
β-固相
f=2
α-固相
f=2
液相
二、一元相图的型式
一元系统相图中各平衡相
名称 平衡相
ABCD 气相
ABE β-固相
相区 EBCF α-固相
FCD 液相
AB 气相- β-固相
相线 BC 气相- α-固相
CD 气相－液相
BE β-固相－ α-固相
FC α-固相－液相
相点 B β-固相－ α-固相－气相
C α-固相－气相－液相
1. 可逆
三、可逆和不可逆的多晶转变
实线表示稳定态，虚线表示介稳态。
晶体1 晶体2 液相
特点：(1)晶体1，晶体2都有稳定区；
(2) T12<T1 ,T2(熔点)
P
T
1
1/
2
2/
L
L/
T12
T1
T2
P
T
1
1/
2
2/
L
L/
T12
T1
T2
稳定相与介稳相的区别：
(1) 每一个稳定相有一个稳定存在的温度范围，超过这个范围就变成介稳相。
(2) 在一定温度下，稳定相具有最小蒸汽压。
(3) 介稳相有向稳定相转变的趋势，但从动力学角度讲，转变速度很慢，能
长期保持自己的状态。
特点：
(1) 晶体II没有自己稳定存在的区域。
(2) T12点是晶型转变点，T2是晶体II的熔点，T1 是晶I的熔点。
晶体I 晶体II
T1
T2
T12
液 相
L/
T
P
L
2
1
1/
2. 不可逆
2/
T2
T1
T12
四、SiO2系统的相图
SiO2在自然界储量很大，以多种矿物的形态出现。如水晶、玛瑙、砂岩、蛋白石、玉髓、燧石等。 在常压和有矿化剂存在的条件下，固态有7种晶型，其转变温度如下：
α－石英
同 级 转 变(慢)
α－鳞石英
α－方石英
熔融石英
同 类 转 变
(快)
熔体(1600℃)
β－石英
870℃
1723℃
1470℃
573℃
熔体 (1670℃)
163℃
117℃
β－鳞石英
γ－鳞石英
180～270℃
β－方石英
石英玻璃
急冷
1、在573℃以下的低温，SiO2的稳定晶型为－石英，加热至573℃转变为高温型的－石英，这种转变较快；冷却时在同一温度下以同样的速度发生逆转变。如果加热速度过快，则－石英过热而在1600℃时熔融。如果加热速度很慢，则在870℃转变为－鳞石英。
2、 －鳞石英在加热较快时，过热到1670℃时熔融。当缓慢冷却时，在870℃仍可逆地转变为－石英；当迅速冷却时，沿虚线过冷，在163℃转变为介稳态的－鳞石英，在117℃转变为介稳态的－鳞石英。加热时－鳞石英仍在原转变温度以同样的速度先后转变为－鳞石英和－鳞石英。
3、 －鳞石英缓慢加热，在1470℃时转变为－方石英，继续加热到1713℃熔融。当缓慢冷却时，在1470℃时可逆地转变为－鳞石英；当迅速冷却时，沿虚 线过冷，在180～270℃转变为介稳状态的－方石英；当加热－方石英仍在180～270℃迅速转变为稳定状态的－方石英。
4、熔融状态的SiO2由于粘度很大，冷却时往往成为过冷的液相－－石英玻璃。虽然它是介稳态，由于粘度很大在常温下可以长期不变。如果在1000℃以上持久加热，也会产生析晶。熔融状态的Si