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)硅磚時應(yīng)注意什么為了保持較高的耐火度，在生產(chǎn)硅磚時應(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，試計算含液相便軟化不能使用，試計算含 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 熔熔點為點為 1723 ，SiO2 液相線很陡，加入少量的液相線很陡，加入少量的 Al2O3 后，硅磚中會產(chǎn)生后，硅磚中會產(chǎn)生大量的液相，大量的液相， SiO2 的熔點劇烈下降。如加入的熔點劇烈下降。如加入 1wt% Al2O3 ，在低共熔點，在低共熔點(1595 )時產(chǎn)生的液相量為時產(chǎn)生的液相量為 1/5.5=18.2% ，會使硅磚的耐火度大大下降。，會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，該組成在時，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，根據(jù)杠桿規(guī)則，液相占總組成為時，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點對應(yīng)組成為點對應(yīng)組成為10mol%處，對應(yīng)溫度約為處，對應(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。冷卻時的熔體，試確定其在圖中的位置。冷卻時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 ， 使兩 點 ， 使AD:DE:EB=35:30:35，過，過D和和E點分別點分別做做AC和和BC變的平行線，相交于變的平行線，相交于M點，點，M點即為相組成點。點即為相組成點。M點所在溫度約點所在溫度約 1030 ，冷卻時該熔體在，冷卻時該熔體在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點溫度開始出現(xiàn)液相。點溫度開始出現(xiàn)液相。在在P2點溫度生成的最大液相量（此時點溫度生成的最大液相量（此時S2熔完，固相點在熔完，固相點在m處）：處）： 在在A點的溫度下完全熔融，點的溫度下完全熔融， 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)成一個低共熔點個低共熔點高溫穩(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)成一個無變點。構(gòu)成一個無變點。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對于三元轉(zhuǎn)熔點的判斷對于三元轉(zhuǎn)熔點的判斷:(A)單轉(zhuǎn)熔點（雙升點），交叉位單轉(zhuǎn)熔點（雙升點），交叉位 無變量點周圍三條界線溫度走向特征：兩條無變量點周圍三條界線溫度走向特征：兩條界線的箭頭指向無變點界線的箭頭指向無變點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的界線之間的晶夾于兩條指向無變量點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)熔點轉(zhuǎn)熔點P位于對應(yīng)的位于對應(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)熔點是三元單轉(zhuǎn)熔點L

9、+A C+BP:單轉(zhuǎn)熔點單轉(zhuǎn)熔點（雙升點）（雙升點） A回熔回熔/回吸回吸29C(B)雙轉(zhuǎn)熔點（雙降點），共軛位雙轉(zhuǎn)熔點（雙降點），共軛位 無變量點周圍三條界線溫度走向特征：兩個無變量點周圍三條界線溫度走向特征：兩個箭頭離開無變量點，一個箭頭指向它，箭頭離開無變量點，一個箭頭指向它，夾于兩夾于兩條欲遠(yuǎn)離無變量點的界線之間的晶相是雙轉(zhuǎn)熔條欲遠(yuǎn)離無變量點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。因為有兩個固相熔回液相故因為有兩個固相熔回液相故稱雙轉(zhuǎn)熔點。稱雙轉(zhuǎn)熔點。RAB共軛位（一個頂點外側(cè)）共軛位（一個頂點外側(cè)）R是雙轉(zhuǎn)熔點是雙轉(zhuǎn)熔點 L+A+BCR是三元雙轉(zhuǎn)熔點是三元雙轉(zhuǎn)熔點（雙

10、降點）生成（雙降點）生成C晶相晶相R30P交叉位，交叉位，P是三元單轉(zhuǎn)熔點是三元單轉(zhuǎn)熔點L+AC+B重心位，重心位，E 點在點在三角形內(nèi)三角形內(nèi)：LA+B+C共軛位，共軛位，R是雙轉(zhuǎn)熔點是雙轉(zhuǎn)熔點L+A+BCABC三元無變量點性質(zhì)總結(jié)三元無變量點性質(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，可以劃分成三個副三角形三個副三角形。每一個副三角形有一個無變量點，無變每一個副三角形有一個無變量點，無變量點量點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)變點無相應(yīng)的副三角形注意：多晶轉(zhuǎn)變點無相應(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)變無變點無變點副數(shù)副數(shù)無變點數(shù)無變點數(shù)連線規(guī)則連線規(guī)則切線規(guī)則切