熬到凌晨画的相图，导师说像“儿童涂鸦”？

本期主角-三元相图

三元相图（Ternary Phase Diagram）用于展示三个组分体系在特定条件（如温度或压力）下的相平衡关系。其以等边三角形为框架，各顶点分别代表一种纯组分，三角形内部的点则对应三组分的各种比例组合。

下面使用R实现简单的三元相图。

数据格式

简单分组三元相图

这里使用R Ternary实现，

## 22.1_01
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# @Author  :  公众号:pythonic生物人
# @Desc    :  22.1 简单三元相图

# 创建一个三元图
TernaryPlot(
  alab = "Al (%)", blab = "Cu (%)", clab = "Mg (%)", # 轴标签
  grid.lines = 6, grid.minor.lines = 2, # 网格线设置
  axis.labels = seq(0, 100, by = 10), # 轴刻度
  axis.col = "grey50", # 三个边的颜色
  grid.col = "grey70", # 主网格线颜色
  grid.minor.col = "grey85"# 副网格线颜色
)

# 在三元图上添加数据点
TernaryPoints(
  ternary_data[, c("Al", "Cu", "Mg")],
  col = "black", # 边框颜色
  lwd = 0.6, # 边框线宽
  bg = colors, # 背景填充色
  pch = 21, # 使用带边框的圆点
  cex = ternary_data$MeltingPoint / 500 * 1.5# 点大小放大
)

这张三元相图展示了铝（Al）-镁（Mg）-铜（Cu）合金体系在不同成分比例下的相组成（固溶体、沉淀相、混合相）。

这个图怎么读？

首先，看三角形的三个角：

• 左下角是纯铝（0% Mg，100% Al，0% Cu）
• 右下角是纯镁（100% Mg，0% Al，0% Cu）
• 最上面那个角是纯铜（0% Mg，0% Al，100% Cu）

然后，看三个边上的部分，表示两种金属的混合：

• 左边那条边是铝和铜的配比
• 右边那条边是镁和铜的配比
• 底下那条边是铝和镁的配比

然后，看三角形里面的部分，就是三种金属的混合了：

• 从你想看的那个点，往三条边分别画平行线。每条平行线在边上截取的长度，就是对应金属的含量比例。三个数字加起来正好是常数100%。
• 例如，如果有个点特别靠近左下角，那肯定铝含量特别高；如果有个点在镁和铜中间的位置，那就说明镁和铜的比例差不多，铝含量比较少。

最后，图中不同颜色的点代表不同相态：

• 红色点（Solid Solution，固溶体）：单相均匀合金（如 Al 基固溶体）。
• 黑色点（Precipitate，沉淀相）：析出第二相（如 Mg₂Cu、Al₂Cu 等）。
• 蓝绿色点（Mixed，混合相）：多相共存（如固溶体+沉淀相）。

简单分组三元相图+文本注释

为上面的图添加数据中的第4列数据-熔点（MeltingPoint），单位为摄氏度（°C），范围在500-700°C之间，表示合金的熔化温度。

## 22.2_01
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# @Desc    :  22.2 注释三元相图（添加文本）

# 创建一个三元图
TernaryPlot(
  alab = "Al (%)", blab = "Cu (%)", clab = "Mg (%)", # 轴标签
  grid.lines = 6, grid.minor.lines = 2, # 网格线设置
  axis.labels = seq(0, 100, by = 10), # 轴刻度
  axis.col = "grey50", # 三个边的颜色
  grid.col = "grey70", # 主网格线颜色
  grid.minor.col = "grey85"# 副网格线颜色
)

# 在三元图上添加数据点
TernaryPoints(
  ternary_data[, c("Al", "Cu", "Mg")],
  col = "black", # 边框颜色
  lwd = 0.6, # 边框线宽
  bg = colors, # 背景填充色
  pch = 21, # 使用带边框的圆点
  cex = ternary_data$MeltingPoint / 500 * 1.5# 点大小放大
)

# 添加注释（显示MeltingPoint）
TernaryText(
  ternary_data[, c("Al", "Cu", "Mg")],
  labels = round(ternary_data$MeltingPoint, 1), # 显示熔点值，保留1位小数
  col = colors, # 注释颜色与点一致
  pos = 3, # 文字位置（3表示上方）
  offset = 0.5, # 文字与点的偏移量
  cex = 0.5# 文字大小
)

这样，就能直观知道合金的的熔点了。

简单分组三元相图+文本注释+连线

这里只是将上一节的文本移动到了三角形外部，通过直线和数据点连接，

## 22.3_01
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# @Author  :  公众号:pythonic生物人
# @Desc    :  22.3 注释三元相图（添加文本+连线）

# 创建三元图
TernaryPlot(
"Al (%)", "Cu (%)", "Mg (%)", # 轴标签
  grid.lines = 6, grid.minor.lines = 2, # 网格线设置
  axis.labels = seq(0, 100, by = 10), # 轴刻度
  axis.col = "grey50", # 三个边的颜色
  grid.col = "grey70", # 主网格线颜色
  grid.minor.col = "grey85"# 副网格线颜色
)

# 添加数据点
TernaryPoints(
  ternary_data[, c("Al", "Cu", "Mg")],
  col = "black", # 边框颜色
  lwd = 0.6, # 边框线宽
  bg = colors, # 背景填充色
  pch = 21, # 使用带边框的圆点
  cex = ternary_data$MeltingPoint / 500 * 1.5# 点大小放大
)

# 添加注释
Annotate(
  ternary_data[, c("Al", "Cu", "Mg")],
  col = colors, # 注释颜色与点一致
  labels = round(ternary_data$MeltingPoint, 1), # 显示MeltingPoint，保留1位小数
  offset = 0.6, # 文字与点的距离
  cex = 0.9, # 文字大小
  lwd = 0.5# 连接线更细
)

将熔点文本移动到三角形外部后，图变得更加清爽了。

获取绘图代码+测试数据+数据处理方法+依赖包安装方法，