杠杆规则广泛应用在相平衡中,可以简述为“一相的量乘以本侧线段长度,等于另一相的量乘以另一侧线段的长”。
在多组分系统的相图中,系统的物系点落在温度组成图(或压力组成图)的两相共存区域内,系统呈两相平衡,通过物系点的水平线与两相线的交点为两个相点,两个相点的联结线称为结线,物系点把结线分成了两个线段,则可证明杠杆规则。
基本概述
杠杆定律是对已知成分的合金,当它处于两相区时,利用相图计算两平衡相相对量的一个数学公式。由于形式上与力学中杠杆定理十分相似,故称为杠杆定律。
二元合金在某温度t处于两相平衡时,两平衡相的成分可以借助于二元平衡相图得知(图1)方法是过该温度t作成分轴的平行线arb,它的两端所交的两个相区即为成分c的合金在温度t下所包含的两个相,两个交点的成分即表示有关相的成分。如图所示,arb线与液相线相交于a点、与固相线交于b点,该合金此时由CL成分的液相和C成分的固相组成。
由于各相中各组元含量之和应分别等于合金中相应组元的含量。即
即
可得
这就是杠杆定律的数学表达式,其中为液相的重量,为固相的重量。
三元相图等温截面中杠杆定律的应用
对三元系,在相图(图2)的等温截面上,当合金处于两相平衡时,利用由实验给出的连接线确定已知成分的合金(例如图中o)在该温度下两平衡相的成分,由杠杆定律,来确定两平衡相的重量比。
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