三元系相圖

含有三個組元的系統稱為三元系統，或稱三元系。如金屬材料中的Fe—C—Si、Fe—C—Cr、A1一Mg—Cu三元系合金，以及K₂O一Al₂O₃一SiO₂、CaO一Na₂O一SiO₂、三元系陶瓷。

三元系統與二元系統比較，組元數增加了一個。一般經驗告訴我們，由於組元間的相互作用，不能簡單地用二元系合金的性能來推斷三元系合金的性能，因為組元間的作用往往不是加和性的；在二元系中加入第三組元后會改變原來組元間的溶解度。可能出現新的轉變。產生新的組相。這些材料的組織、性能和相應的加工、處理工藝等通常都不等同於二元系合金。因此，要研究三元系材料的成分、組織和性能間關係，需要首先了解三元系相圖。

對於二元系統，在恆壓條件下只有兩個獨立參量；温度和成分，故二元相圖是一個平面圖形。對於三元系統．在恆壓下有三個獨立參量：温度和兩個成分參數，所以三元相圖是一個立體圖形。構成三元相圖主要應該是一系列空間曲面及依此所圍成的空間區域，而不是二元相圖中那些平面曲線。所以，與二元相圖相比．三元相圖的類型多而複雜，至今比較完整的相圖只測出了十幾種，更多的是三元相圖中某些有用截面圖和投影圖。 ^[2] 

二元系統只有一個成分參數．因而只需一根直線座標就可以表示二元系各種成分。三元系統有兩個成分參數，故只能用濃度平面來表示三元系的成分。通常採用的有等邊三角形、等腰三角形及直角三角形等表示。現分別討論如下：

取等邊三角形ABC，以其三個頂點表示三個純組元；三個邊各定為100%，分別代表三個二元素A—B、B—C和C—A的成分；位於三角形內部的點代表三元系的成分。此三角形稱為成分三角形或濃度三角形。

上述等邊三角形法應用較廣，其優點是成分標尺處處都是一致的。但若結合具體應用而從另外角度來看，優點卻可以變為缺點。例如當要研究的三元系合金不是全部，只是一部分，而且其中以兩個組元(例如A、B)為主，而第三組元(C)的濃度很低，這樣，這些合金的成分必然落在濃度三角形ABC靠AB邊的一條狹長帶上，應用諸多不便。這時，若將有關低濃度組元的兩個邊AC和BC的長度按同一比例擴大若干倍，例如10倍或5倍(也可以其它倍數)，而變成一個等腰三角形，並取其中的一部分就方便多了。為適應改變後的新情況，標度和讀數順序也相應的有所變動。

當要研究的三元系部分合金中，是以一個組元(例如A)為主，而其餘兩組元的濃度部相當低時，則多采用直角三角形法，即直座標法。

從等邊三角形ABC內任一點P向三個邊畫三條垂線，這三條垂線之和等於三角形的高，即PG+PE+PF=AD。從等邊三角形ABC內任一點P畫三個邊的平行線，則三條平行線之和等於任一邊長，即：PM+PL+PK=AC(或AB或BC)。

在等邊三角形中畫一條平行於任一邊的線，則該條線任何一點有一個組元的成分是不變的，這個組元就是對應這個邊的頂點的物質。

從一頂點畫一條斜線到對邊，則該條斜線上的任何點，由其他二頂點所代表的二組分成分之比是不變的。

在三元系中，由兩個不同組成的體系D、E混合而成一個總體系F，則總體系F的組成點一定，在D、E兩體系的連接線上，而且兩體系的質量比由槓桿規則確定。

在濃度三角形ABC內，若三個已知成分和質量的體系混合，他們在三元系相圖處於x,y,z位置，則其混合後所形成的新的體系P點位於這個三角形的重心位置。 ^[3]