Chapter 4 Chemical Thermodynamics of Materials

1
Chapter 4Chemical Thermodynamics of Materials

• ???????

2
????

• ??????????
• ?????(Ellingham Diagrams)????
• ??????

3
????

• ??????????????????
• ??????????????????

3
4
4.1 ??????????

• ??
• ?
• ?
• ??????
• ???????????

5
4.1.1 ???????

• ??(Internal Energy)
• ??????????????????,???????????????,?????????????
  ,????????,??????????
• ?????????

W?PV0
6

• ?(Enthalpy)

???????
9/24/2015 111042 AM
6
7

• ?(Entropy)
• ???????(QR)????????
• ????????????????????????????????
• ?????????????,?????????????????

7
8

• ???(Free Energy)

??????? ??????????,????????
?Glt0,??????? ?Ggt0,???????? ?G0,?????????
????????
9
4.1.2 ??????????????
??????????
????

• ????
• ????
• ?????

10
???????????
?G0?H0-T?S0
300K
1200K
11
4.2????????? Ellingham Diagrams
4.2.1 ?????

• ??????G0-T???
• ?G0-T???????

12
(No Transcript)
13
?G0-T????

• ??????????,??S0lt0, (- ?S0)gt0,?????
• ??O2??????
• ??????????,??S0gt0, (- ?S0)lt0,?????
• ??????????,??S00, (- ?S0)0,????,?? G0????????

14
4.2.2 ????????

• ???????,?????????????????????????????,????????????
  ???????????????

15
4.2.2.1 ??????????
??T??????

??????,????????,???????????
16
4.2.2.2 ????????

• ?G0-T??????,???????G0????,?????????
• ??????,??????G0-T?????????????G0-T??????????
• ??H2O??????????????????
• ???????????????????????????????????????G0?

17
?TiO2?MgO???

• TiO2?????MgO??????,??????????????
• 1000???????????????
• ?G0lt0,??????????Ti???MnO?

18
4.2.2.3 ?????????

• ??????????????????,??????????????????
• ??CO???????,??????,?G0??,CO??????
• ???????,??????????????

19
4.3 ??????

• ?(phase)???????,?????????????
• ?????????????,?????????
• ??(phase diagram)???(??)????????????????????????
  ??????????

????,???????????,???????????????,??????,??????????
??,??????????????????????
20
4.3.1 ??????

• ??(Component) ??????????????,?????????????
• ???????????
• ???(Phases Equilibrium) ?????????????,??????????
  ????????,????????????????
• ?????????????

21

• ?????(Gibbs Phase Rule)
• ?????????????????? ??????????????
• f c-p2
• f????
• c????????????
• p??????
• 2???????????????
• ????????????,????????? ,???1

22
4.3.2 ??

• 4.3.2.1 ?????

23
4.3.2.2 ????? Unary phase diagrams
c1
???p1,f2
?????? p2,f1
???p3,f0
24
????????????
25
4.3.2.4 ???? Binary phase diagrams

• c2
• ?????fc-p13-p
• ????????f3-12

?????
??????
26
??????

• ????(isomorphous system)??????????

wB,
27
????
28
??????
?????????
29
????
2?? ??????? c2,p2,f1 2???? ??????? c2,p
1,f2 1???? c2,p2,f1
30
????????
?????
?????
31
??????Eutectic phase diagram

• ???(A?B)??????????????????????????????

32
????
L
???
???
???
???
Lß
La
ß
a
???
???
aß
aB????A????????? ßA????B????????? ??????????,??
????????????
33
????eutectic reaction

• ???????????????,??????
• ????,??????
• fc-p12-310
• ????????????????????,?????????????

34

• ??? eutectic point ?????,???????????????????(E?)?
  
• ???? eutectic temperature??????,????????????
• ???? eutectic composition??????,????????????

35
E??????????CE????????????CC???????CD??????????W?/
W?????????
????????
36
?? Pb-Sn??
??1???????????
37
??????Peritectic phase diagram
????(peritectic reaction) ??????,???????????????
??????,?????????????
38
????
???
???
???
39
????????????
40
?? Pt-Ag??
41
(No Transcript)
42
?????? Monotectic phase diagram
??? monotectic point
????( monotectic reaction)
43
??????????

• ?????????,???????
• ???????????,?????????????????,??????????
• ?????????????????????,??????????????,???????

44
????????Mg-Si??
?????????K-Na??
45
???????????

1. ????????????,?????????1,????????,??????????????,?
   ??????????????,????????????
2. ??????,????????????,??????????????,???????????,???
   ????????,????????????????,?????????????
3. ??????????????????,???????????????,?????????

46
???????????

• ????????????????,????????
• ????????,??????????????????,????,???????
• ????????,??????????????,??????????????????????
• ?????????????,??????????????????????(????????????)
  ?????????????,?????????,??????????,???????????????
  ???????????,????????????

47
????????????
?????? ?????? ??? ????
??? (???) ???? L?aß
??? (???) ???? ??aß
??? (???) ???? L1?L2a
??? (???) ???? d??L
??? (???) ???? Lß?a
??? (???) ???? ?ß?a
??? (???) ???? L1L2?a
48
4.3.2.5 ?????? Ternary phase diagrams

• (1)?????????????
• ???c3
• ??fc-p13-p14-p (????)
• ????????????
• ??????3????

p 1 2 3 4
f 3 2 1 0
49
???????

• ???????????
• ???????
• ???????????????
• ???????????????,?AB,BC,AC?

50
?????

• ?????????????A?B?C
• ??????????100,?????????????????????
• M?????????

51
(2)??????????

• ?????
• ???????,?????????????????????????????
• DD???????,???CD a???
• EE???????,???AE b???
• FF???????,???BF c????

52
?????

• ??????????????????,?????????????????????,?????????
  ??????????

CD ??????M,???A?B???????
53
????

• ??????????M,??M????????????,?????????????(??????),
  ????????????????????,??????????

54
????

• ??????,????????????(?????????????)?,????????????,?
  ????????????????????

55
????

• ?????,????????????M1?M2?M3?????M,???M?????????
  M1M2M3??,M????????????????f1,T???,?????????????

56
??????

• M??? M1M2M3???????,????????????????????M1M2??????
  ?M3???????M,????????????

M1M2P MM3P
M1M2MM3
57
??????

• ????M?????? M1M2M3??????,??????????????????,?M????
  ???????
• ??????M,???M3???????M1?M2?

????M1M2MM3
MM3-( M1M2)
58
(3)??????

• ?????????????,???????,?????????????????

59
???
???
60
c
c
C
a
b
B
A
b
a
61
????
??????????M?????????
62
???
63
?????
T
??? ??????????????
64
??????
K