相平衡與相圖-homework

1、1236.6根據(jù)根據(jù)Al2O3SiO2 系統(tǒng)相圖說明：系統(tǒng)相圖說明： (1) 鋁硅質(zhì)耐火材料，硅磚鋁硅質(zhì)耐火材料，硅磚 ( 含含 SiO298 ) 、粘土磚、粘土磚 ( 含含 Al2O3 35 50 ) 、高、高鋁磚鋁磚 ( 含含 Al2O3 60 90 ) 、剛玉磚、剛玉磚 ( 含含 Al2O390 ) 內(nèi)，各有哪些主要的晶內(nèi)，各有哪些主要的晶相。相。 (2) 為了保持較高的耐火度，在生產(chǎn)硅磚時(shí)應(yīng)注意什么為了保持較高的耐火度，在生產(chǎn)硅磚時(shí)應(yīng)注意什么 ? (3) 若耐火材料出現(xiàn)若耐火材料出現(xiàn) 40 液相便軟化不能使用，試計(jì)算含液相便軟化不能使用，試計(jì)算含 40(mol) Al2O3的粘土磚的粘

2、土磚的最高使用溫度。的最高使用溫度。 解：解：（1）硅磚）硅磚(含含 SiO2 98%) 主要晶相：鱗石英、方石英。主要晶相：鱗石英、方石英。 粘土磚粘土磚(含含Al2O335 50%) 主要晶相：主要晶相： 莫來石、方石英、鱗石英。莫來石、方石英、鱗石英。 高鋁磚高鋁磚(含含 Al2O3 60 90%) 主要晶相：主要晶相：60%72%為莫來石；為莫來石； 72%90%為剛玉和莫來石。為剛玉和莫來石。 剛玉磚（含剛玉磚（含 Al2O3 90%) 主要晶相：剛玉和莫來石。主要晶相：剛玉和莫來石。 （2）為了保持硅磚的耐火度，要嚴(yán)格防止原料中混入）為了保持硅磚的耐火度，要嚴(yán)格防止原料中混入 Al

3、2O3 。 SiO2 熔熔點(diǎn)為點(diǎn)為 1723 ，SiO2 液相線很陡，加入少量的液相線很陡，加入少量的 Al2O3 后，硅磚中會(huì)產(chǎn)生后，硅磚中會(huì)產(chǎn)生大量的液相，大量的液相， SiO2 的熔點(diǎn)劇烈下降。如加入的熔點(diǎn)劇烈下降。如加入 1wt% Al2O3 ，在低共熔點(diǎn)，在低共熔點(diǎn)(1595 )時(shí)產(chǎn)生的液相量為時(shí)產(chǎn)生的液相量為 1/5.5=18.2% ，會(huì)使硅磚的耐火度大大下降。，會(huì)使硅磚的耐火度大大下降。4o ba（3）在一般硅酸鹽材料中，）在一般硅酸鹽材料中，A3S2多以不一致熔融狀態(tài)存在，多以不一致熔融狀態(tài)存在，Al2O3-SiO2相相圖如上圖所示。圖如上圖所示。 當(dāng)當(dāng)Al2O3含量為含量為4

4、0mol%時(shí)，該組成在時(shí)，該組成在1587左右開始出現(xiàn)液相。當(dāng)液相左右開始出現(xiàn)液相。當(dāng)液相含量為含量為40%時(shí)，根據(jù)杠桿規(guī)則，液相占總組成為時(shí)，根據(jù)杠桿規(guī)則，液相占總組成為ob/ab=40%，而，而ob=20%，則則a點(diǎn)對(duì)應(yīng)組成為點(diǎn)對(duì)應(yīng)組成為10mol%處，對(duì)應(yīng)溫度約為處，對(duì)應(yīng)溫度約為1700 。 因此，該耐火材料最高使用溫度約為因此，該耐火材料最高使用溫度約為1700 。Al2O3-SiO2相圖相圖5FG6FGGB%A AF%B FG%C 11AMMM%A 786.19 下圖是生成一致熔融二元化合物下圖是生成一致熔融二元化合物(BC)的三元的三元系統(tǒng)投影圖。設(shè)有組成為：系統(tǒng)投影圖。設(shè)有組成為

5、：A：35，B：35，C：30的熔體，試確定其在圖中的位置。冷卻時(shí)的熔體，試確定其在圖中的位置。冷卻時(shí)該熔體在何溫度下開始析出晶體。該熔體在何溫度下開始析出晶體。 解 ： 在解 ： 在 A B 邊 上 取邊 上 取 D 、 E 兩 點(diǎn) ， 使兩 點(diǎn) ， 使AD:DE:EB=35:30:35，過，過D和和E點(diǎn)分別點(diǎn)分別做做AC和和BC變的平行線，相交于變的平行線，相交于M點(diǎn)，點(diǎn)，M點(diǎn)即為相組成點(diǎn)。點(diǎn)即為相組成點(diǎn)。M點(diǎn)所在溫度約點(diǎn)所在溫度約 1030 ，冷卻時(shí)該熔體在，冷卻時(shí)該熔體在1030開始開始析晶。析晶。 MDE91012%100fPf11 玻玻璃璃相相%100fPP1SC111 ）固固相相

6、（%100CSfSfPP1C1111 固固相相%100CSCffPP1S1111 固固相相 13%100mP2mL2P2 (6) 加熱組成加熱組成2的三元混合物將于的三元混合物將于P2點(diǎn)溫度開始出現(xiàn)液相。點(diǎn)溫度開始出現(xiàn)液相。在在P2點(diǎn)溫度生成的最大液相量（此時(shí)點(diǎn)溫度生成的最大液相量（此時(shí)S2熔完，固相點(diǎn)在熔完，固相點(diǎn)在m處）：處）： 在在A點(diǎn)的溫度下完全熔融，點(diǎn)的溫度下完全熔融， 它的加熱過程為：它的加熱過程為：1415熔體熔體3的組成位于的組成位于A初晶區(qū)，在初晶區(qū)，在 BCS內(nèi)，結(jié)晶產(chǎn)物為內(nèi)，結(jié)晶產(chǎn)物為B、C 、 S17192021(4) AB、BC二元系統(tǒng)相圖如下：二元系統(tǒng)相圖如下：22

7、一致熔融二元化合物一致熔融二元化合物A、S、C的初晶區(qū)相交，構(gòu)成一的初晶區(qū)相交，構(gòu)成一個(gè)低共熔點(diǎn)個(gè)低共熔點(diǎn)高溫穩(wěn)定低溫分解二元化合物高溫穩(wěn)定低溫分解二元化合物A、S、C的初晶區(qū)不相交的初晶區(qū)不相交23高溫穩(wěn)定低溫分解二元化合物高溫穩(wěn)定低溫分解二元化合物A、S、C的初晶區(qū)不相交的初晶區(qū)不相交低溫穩(wěn)定高溫分解二元化合物低溫穩(wěn)定高溫分解二元化合物A、S、C的初晶區(qū)相交，的初晶區(qū)相交，構(gòu)成一個(gè)無變點(diǎn)。構(gòu)成一個(gè)無變點(diǎn)。24S的初晶區(qū)與的初晶區(qū)與的一條邊接觸。的一條邊接觸。低溫穩(wěn)定高溫分解二元化合物低溫穩(wěn)定高溫分解二元化合物S的初晶區(qū)在內(nèi)的初晶區(qū)在內(nèi)（不與的任何一條邊接觸）（不與的任何一條邊接觸）。252

8、62728對(duì)于三元轉(zhuǎn)熔點(diǎn)的判斷對(duì)于三元轉(zhuǎn)熔點(diǎn)的判斷:(A)單轉(zhuǎn)熔點(diǎn)（雙升點(diǎn)），交叉位單轉(zhuǎn)熔點(diǎn)（雙升點(diǎn)），交叉位 無變量點(diǎn)周圍三條界線溫度走向特征：兩條無變量點(diǎn)周圍三條界線溫度走向特征：兩條界線的箭頭指向無變點(diǎn)界線的箭頭指向無變點(diǎn)P,而一條界線的箭頭背而一條界線的箭頭背離它。離它。夾于兩條指向無變量點(diǎn)的界線之間的晶夾于兩條指向無變量點(diǎn)的界線之間的晶相是轉(zhuǎn)熔的固相。相是轉(zhuǎn)熔的固相。 從排列的位置看，從排列的位置看，轉(zhuǎn)熔點(diǎn)轉(zhuǎn)熔點(diǎn)P位于對(duì)應(yīng)的位于對(duì)應(yīng)的副三角形之外，副三角形之外，并與回熔固相并與回熔固相成交叉位。成交叉位。ABCP交叉位（一條邊外側(cè)）交叉位（一條邊外側(cè)）P是三元單轉(zhuǎn)熔點(diǎn)是三元單轉(zhuǎn)熔點(diǎn)L

9、+A C+BP:單轉(zhuǎn)熔點(diǎn)單轉(zhuǎn)熔點(diǎn)（雙升點(diǎn)）（雙升點(diǎn)） A回熔回熔/回吸回吸29C(B)雙轉(zhuǎn)熔點(diǎn)（雙降點(diǎn)），共軛位雙轉(zhuǎn)熔點(diǎn)（雙降點(diǎn)），共軛位 無變量點(diǎn)周圍三條界線溫度走向特征：兩個(gè)無變量點(diǎn)周圍三條界線溫度走向特征：兩個(gè)箭頭離開無變量點(diǎn)，一個(gè)箭頭指向它，箭頭離開無變量點(diǎn)，一個(gè)箭頭指向它，夾于兩夾于兩條欲遠(yuǎn)離無變量點(diǎn)的界線之間的晶相是雙轉(zhuǎn)熔條欲遠(yuǎn)離無變量點(diǎn)的界線之間的晶相是雙轉(zhuǎn)熔反應(yīng)析出的固相。反應(yīng)析出的固相。因?yàn)橛袃蓚€(gè)固相熔回液相故因?yàn)橛袃蓚€(gè)固相熔回液相故稱雙轉(zhuǎn)熔點(diǎn)。稱雙轉(zhuǎn)熔點(diǎn)。RAB共軛位（一個(gè)頂點(diǎn)外側(cè)）共軛位（一個(gè)頂點(diǎn)外側(cè)）R是雙轉(zhuǎn)熔點(diǎn)是雙轉(zhuǎn)熔點(diǎn) L+A+BCR是三元雙轉(zhuǎn)熔點(diǎn)是三元雙轉(zhuǎn)熔點(diǎn)（雙

10、降點(diǎn)）生成（雙降點(diǎn)）生成C晶相晶相R30P交叉位，交叉位，P是三元單轉(zhuǎn)熔點(diǎn)是三元單轉(zhuǎn)熔點(diǎn)L+AC+B重心位，重心位，E 點(diǎn)在點(diǎn)在三角形內(nèi)三角形內(nèi)：LA+B+C共軛位，共軛位，R是雙轉(zhuǎn)熔點(diǎn)是雙轉(zhuǎn)熔點(diǎn)L+A+BCABC三元無變量點(diǎn)性質(zhì)總結(jié)三元無變量點(diǎn)性質(zhì)總結(jié):R31三元固液三元固液同組成同組成（一致熔融三元一致熔融三元）化合物，可以劃分成）化合物，可以劃分成三個(gè)副三角形三個(gè)副三角形。每一個(gè)副三角形有一個(gè)無變量點(diǎn)，無變每一個(gè)副三角形有一個(gè)無變量點(diǎn)，無變量點(diǎn)量點(diǎn)Et1、Et2、Et3均處在各相應(yīng)副三角形的重心位。均處在各相應(yīng)副三角形的重心位。Et1: LA+D+BEt2: LB+D+CEt3: LA+D+C323334P320表表6.7 注意：多晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)無相應(yīng)的副三角形注意：多晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)無相應(yīng)的副三角形353 3、界線、界線AS365 5、相圖分析步驟與方法：、相圖分析步驟與方法：二元、三元、一致熔融、二元、三元、一致熔融、 不不一致熔融、多晶轉(zhuǎn)變一致熔融、多晶轉(zhuǎn)變無變點(diǎn)無變點(diǎn)副數(shù)副數(shù)無變點(diǎn)數(shù)無變點(diǎn)數(shù)連線規(guī)則連線規(guī)則切線規(guī)則切