三、典型题示例 :给出一些相变点画相图,用相律分析相图,用杠杆原理分析组成,画冷却曲线。5-1 已知金属A和B的熔点分别为648℃和1085℃. 两者可形成两种稳定化合物A2B和AB2, 其熔点依次为580℃, 800℃. 两种金属与两种化合物四者之间形成三种低共熔混合物.低共熔混合物的组成(含B%(质量))及低共熔点对应为: B:35%, 380℃; B: 66%, 560℃; B:90.6%, 680℃.(1) 根据上述数据, 粗略描绘出A—B二组份凝聚系统相图, 标出各区的稳定相和自由度数, 同时指出三相线。(2) 对A和B质量各占一半的系统从 1000℃降至室温时, 请说明其状态的变化。已知A和B摩尔质量分别为24.3, 63.55 g·mol－1。
三、典型题示例 :
给出一些相变点画相图,用相律分析相图,用杠杆原理分析组成,画冷却曲线。
5-1 已知金属A和B的熔点分别为648℃和1085℃. 两者可形成两种稳定化合物A2B和AB2, 其熔点依次为580℃, 800℃. 两种金属与两种化合物四者之间形成三种低共熔混合物.低共熔混合物的组成(含B%(质量))及低共熔点对应为: B:35%, 380℃; B: 66%, 560℃; B:90.6%, 680℃.
(1) 根据上述数据, 粗略描绘出A—B二组份凝聚系统相图, 标出各区的稳定相和自由度数, 同时指出三相线。
(2) 对A和B质量各占一半的系统从 1000℃降至室温时, 请说明其状态的变化。
已知A和B摩尔质量分别为24.3, 63.55 g·mol－1。
题目解答
答案
解:A2B : wB% = 63.55/(63.55+2×24.3) % = 56.7 %,
AB2 : wB% = 2×63.55/(2×63.55+24.3) % = 83.9%,
C=2(双组分),恒压时 F = C-P + 1 = 3-P ,
单相区F =2,两相平衡区F=1;三相线(CDE,FGH,IJK) F =0。
A—B系统的相图
wB=50%时的冷却曲线
5-2某A-B二元凝聚系统相图如下。
(1) 标出图中各相区的稳定相(可填入图中),指出图中的三相线及三相平衡关系,并用相律分析各相区和三相线的自由度。
(2) 画出状态点为a的样品的冷却曲线。
(3) A和B能否一同析出?
A-B二元凝聚系统相图
解:(1) 各相区的稳定相见相图(、 为固溶体,l为液相,C为不稳定化合物)。
三相线 EFG : a、C、液相三相
JHI:、C、液相三相
自由度F= C-P+1 = 3-P。单相区F=2,两相区F=1,三相线F=0。
A-B凝聚系统相图
(2) 冷却曲线见上图。
(3) 从相图上看,A和B不存在共存区,故不能一同析出。
解析
根据题目给出的数据，金属A和B的熔点分别为648℃和1085℃，稳定化合物A2B和AB2的熔点分别为580℃和800℃。三种低共熔混合物的组成和低共熔点分别为：B:35%, 380℃; B:66%, 560℃; B:90.6%, 680℃。
步骤 2：绘制相图
根据上述数据，绘制A-B二组份凝聚系统相图。相图中，横坐标表示B的质量分数，纵坐标表示温度。在相图中，标出各相的熔点和低共熔点，以及各相区的稳定相和自由度数。三相线为CDE、FGH和IJK。
步骤 3：分析A和B质量各占一半的系统从1000℃降至室温时的状态变化
根据相图，当A和B质量各占一半时，B的质量分数为50%。从1000℃开始，系统处于液相区。随着温度的降低，系统将依次经过液相区、液相+AB2(s)区、液相+A2B(s)+AB2(s)区、A(s)+A2B(s)区、A(s)+A2B(s)+AB2(s)区，最终到达室温时，系统处于A(s)+A2B(s)+AB2(s)区。