Ch6_Exercise(1)

1、2022-3-81Exercise_Chapter 6Phase DiagramsH.Y. XU Associate Prof. Dr.School of Materials & Chemical Engineering, Anhui University of Architecture, Hefei, 2300222022-3-82P.295 #9 o根據(jù)圖根據(jù)圖6-99所示的二元系統(tǒng)相圖回答所示的二元系統(tǒng)相圖回答：n(1) 注明各相區(qū)注明各相區(qū)n(2) 寫出無變量點的性質(zhì)及其相平衡關(guān)系寫出無變量點的性質(zhì)及其相平衡關(guān)系n(3) 寫出寫出M1和和M2熔體的平衡冷卻析晶過程熔體的平衡冷卻

2、析晶過程n(4) 計算從熔體剛冷至計算從熔體剛冷至Tp溫度及離開時系統(tǒng)中存溫度及離開時系統(tǒng)中存在各相的百分含量。在各相的百分含量。2022-3-83圖圖6-992022-3-84圖圖6-99 (相區(qū)相區(qū))A+DB+DL+AL+DL+BL2022-3-85圖圖6-99 (無變量點無變量點)oE點：點：n低共熔點低共熔點nL B + DoP點：點：n轉(zhuǎn)熔點轉(zhuǎn)熔點nL + A DA+DB+DL+AL+DL+BLEP2022-3-86圖圖6-99 (M1析晶過程析晶過程)A+DB+DL+AL+DL+BLKFHR210LLAL+AD1F=F=F= , LMKP 相消失AA+DFHR 液相：液相：固相：固

3、相：2022-3-87圖圖6-99 (M2析晶過程析晶過程)A+DB+DL+AL+DL+BLKFHR211010LLAL+ADF=F=F, ALDLB DF=F= , LMNPE 晶相消失相消失AA+DDB+DOHGFS 液相：液相：固相：固相：NOS2022-3-88圖圖6-99 (百分含量百分含量)A+DB+DL+AL+DLKFHRNOSTL+Bo剛至剛至Tp溫度溫度nM1：L %=HR/HP A %=RP/HPnM2: L %=HT/HP A %=TP/HP o離開離開Tp溫度溫度nM1：D %=HR/HG A %=RG/HGnM2: L %=GT/GP D %=TP/GP2022-3-

4、89P.296 #10 o圖圖6-100為具有一個不一致融化合物的二元為具有一個不一致融化合物的二元系統(tǒng)，在低共熔點系統(tǒng)，在低共熔點E發(fā)生如下析晶過程：發(fā)生如下析晶過程： L A + AmBn 。E點點B含量為含量為20%，化合物，化合物AmBn含含B量為量為64 %，今有，今有C1和和C2兩種配料，兩種配料，其配料點分置于其配料點分置于E點兩側(cè)。已知點兩側(cè)。已知C1中中B含量含量是是C2中中B含量的含量的1.5倍，且在達(dá)低共熔點溫度倍，且在達(dá)低共熔點溫度前的冷卻析晶過程中，從該二配料中析出的前的冷卻析晶過程中，從該二配料中析出的初晶相含量相等。試計算初晶相含量相等。試計算C1和和C2的組成。

5、的組成。2022-3-810Solution for #10o已知已知C1中中B含量是含量是C2中中B含量的含量的1.5倍倍 C1位于位于E點右側(cè)點右側(cè)(C1?C1) C2位于位于E點左側(cè)點左側(cè)且且 20%+NE=1.5 (20%-ME)o又二配料點初晶相相等又二配料點初晶相相等 A%=ME/20% =C%=NE/(64%-20%)C2C1C1MNN20%64%2022-3-811計算結(jié)果計算結(jié)果o聯(lián)立二方程式，解出兩未知數(shù)：聯(lián)立二方程式，解出兩未知數(shù)： ME=2.7% NE=5.9%則：則：C1的組成：的組成：B為為(20+5.9)%=25.9% A為為(100-25.9)%=74.1% C

6、2的組成：的組成：B為為(20-2.7)%=17.3% A為為(100-17.3)%=82.7%2022-3-812P.296 # 14 o根據(jù)根據(jù)CaO-SiO2系統(tǒng)相圖回答下列問題：系統(tǒng)相圖回答下列問題：n(1)若以含若以含CaO 80%的熔體的熔體1000g冷卻到冷卻到2150oC以后以后(溫度即將離開溫度即將離開2150oC)，會獲得何種產(chǎn)物？，會獲得何種產(chǎn)物？這些產(chǎn)物的量各為多少？這些產(chǎn)物的量各為多少？n(2)若以若以CaO、SiO2二組元配料，加熱至熔融后二組元配料，加熱至熔融后再冷卻，要求產(chǎn)物中只有再冷卻，要求產(chǎn)物中只有C2S和和C3S，則配料范，則配料范圍應(yīng)選在哪里？若平衡冷卻

7、能達(dá)到目的嗎？為圍應(yīng)選在哪里？若平衡冷卻能達(dá)到目的嗎？為什么？應(yīng)采取什么措施？什么？應(yīng)采取什么措施？2022-3-8132022-3-814Solution for #14(1) 產(chǎn)物為產(chǎn)物為CaO與與C3So含量：含量：1000g熔體，熔體，CaO為為80%o則：則：CaO 800g，SiO2 200go又：又：C3S為為3CaO SiO2o則：則：200g的的SiO2形成形成C3S需要消耗的需要消耗的CaO的的量為：量為：(200/60) 3 56 gCaO的含量為：的含量為：800- (200/60) 3 56 = 240 g C3S的含量為：的含量為：1000-240 = 760 g2

8、022-3-815oC3S中中CaO含量含量73.68%，根據(jù)杠桿規(guī)則，根據(jù)杠桿規(guī)則CaO的含量為的含量為: （80-73.68）/(100-73.68)*1000g=240gC3S的含量為：的含量為：1000-242 = 760 g2022-3-816(2)o配料范圍應(yīng)為配料范圍應(yīng)為6573.6%；o平衡冷卻不能達(dá)到目的，因為平衡冷卻不能達(dá)到目的，因為C3S是不一致是不一致熔化合物，當(dāng)溫度低于熔化合物，當(dāng)溫度低于2150oC即分解為即分解為CaO和和C2S；o在生產(chǎn)中通常采取急冷措施，將在生產(chǎn)中通常采取急冷措施，將C2S和和C3S迅迅速越過分解溫度或晶型轉(zhuǎn)變溫度，在低溫下速越過分解溫度或晶型

9、轉(zhuǎn)變溫度，在低溫下保留高溫晶型，以介穩(wěn)狀態(tài)保存下來。保留高溫晶型，以介穩(wěn)狀態(tài)保存下來。2022-3-817P.296 #15o在在CaO-SiO2和和Al2O3-SiO2系統(tǒng)中，系統(tǒng)中，SiO2的液的液相線都很陡，解釋為什么在硅磚生產(chǎn)中可摻相線都很陡，解釋為什么在硅磚生產(chǎn)中可摻入少量入少量CaO做礦化劑，不會降低硅磚的耐火做礦化劑，不會降低硅磚的耐火度，而在硅磚中卻要嚴(yán)格防止混入度，而在硅磚中卻要嚴(yán)格防止混入Al2O3，否則便會使硅磚耐火度大大下降。否則便會使硅磚耐火度大大下降。2022-3-818系統(tǒng)相圖系統(tǒng)相圖Al2O3-SiO2系統(tǒng)相圖系統(tǒng)相圖2022-3-819Solution for

10、 #15o材料的耐火性能通常以出現(xiàn)液相的溫度及在該溫度材料的耐火性能通常以出現(xiàn)液相的溫度及在該溫度下產(chǎn)生的液相量來衡量；下產(chǎn)生的液相量來衡量；o從從Al2O3-SiO2系統(tǒng)相圖可知，系統(tǒng)相圖可知，SiO2的熔點為的熔點為1723oC，當(dāng)當(dāng)Al2O3=05.5%時，液相線很陡直，表明少量時，液相線很陡直，表明少量A l2O3即 會 使 得即 會 使 得 S i O2的 熔 點 迅 速 下 降 。 當(dāng)?shù)?熔 點 迅 速 下 降 。 當(dāng)Al2O3=5.5%時，使時，使SiO2熔點降至系統(tǒng)的最低共熔熔點降至系統(tǒng)的最低共熔點溫度點溫度1595oC。若加入。若加入1%的的Al2O3，則在共熔點溫，則在共熔

11、點溫度下會產(chǎn)生度下會產(chǎn)生1/5.5=18.2%的液相，這就使硅磚的耐的液相，這就使硅磚的耐火度大大下降火度大大下降;2022-3-820Solution for #15 (continued)o從從CaO-SiO2系統(tǒng)相圖可知，由于在與方石英平衡系統(tǒng)相圖可知，由于在與方石英平衡的液相線上插入了的液相線上插入了2L區(qū)，使區(qū)，使C點偏向點偏向CS一側(cè)，而一側(cè)，而距距SiO2較遠(yuǎn)，因而較遠(yuǎn)，因而CB也很陡直。當(dāng)向也很陡直。當(dāng)向SiO2中加入中加入1%CaO，在低共熔溫度，在低共熔溫度1436oC下所產(chǎn)生的液相量下所產(chǎn)生的液相量為為1/37=2.7%，此外，由于，此外，由于CB液相線陡直，溫度繼液相線

12、陡直，溫度繼續(xù)升高時，液相量的增加也不會很多，從而保證了續(xù)升高時，液相量的增加也不會很多，從而保證了硅磚高的耐火度。硅磚高的耐火度。2022-3-821P.297 #25根據(jù)圖根據(jù)圖6-108回答問題回答問題(1) 說明化合物說明化合物S1、S2的性質(zhì)；的性質(zhì)；(2) 在圖中劃分副三角形及用箭頭指示出各界線的溫度下降方向及在圖中劃分副三角形及用箭頭指示出各界線的溫度下降方向及性質(zhì)；性質(zhì)；(3) 指出各無變量點的性質(zhì)并寫出各點的平衡關(guān)系；指出各無變量點的性質(zhì)并寫出各點的平衡關(guān)系；(4) 寫出寫出1、3組成的熔體的冷卻結(jié)晶過程；組成的熔體的冷卻結(jié)晶過程；(5) 計算熔體計算熔體1結(jié)晶結(jié)束時各相百分

13、含量，若在第三次結(jié)晶過程開始結(jié)晶結(jié)束時各相百分含量，若在第三次結(jié)晶過程開始前將其急冷，各相的百分含量又如何（用線段表示即可）；前將其急冷，各相的百分含量又如何（用線段表示即可）；(6) 加熱組成加熱組成2的三元混合物將于哪一點溫度開始出現(xiàn)液相？在該溫的三元混合物將于哪一點溫度開始出現(xiàn)液相？在該溫度下生成的最大液相量是多少？在什么溫度下完全熔融？寫出度下生成的最大液相量是多少？在什么溫度下完全熔融？寫出它的加熱過程。它的加熱過程。2022-3-822圖圖6-108MDF31TNQ2022-3-823DF31TMNQSolution for #25(1) S1：一致融化合物：一致融化合物 S2：不

14、一致融化合物：不一致融化合物(2) 如圖如圖(3) E：低共熔點，：低共熔點， LS2+B+C P1：單轉(zhuǎn)熔點，：單轉(zhuǎn)熔點， L+S1S2+C P2：單轉(zhuǎn)熔點，：單轉(zhuǎn)熔點， L+AS2+S12022-3-824DF31TMNQ(4)熔體熔體1析晶過程：析晶過程：o液相：液相：o固相：固相：1122101LC SLCL SSC1F=F=F= , LFP 相消失1121C SC SSCCCD 2022-3-825DF31TMNQ(4)熔體熔體3析晶過程：析晶過程：o液相：液相：o固相：固相：22221103L BSLB SLBLSC BF=F=F=F= , LTME 相消失2223B SB SSB

15、 CBBBNQ 2022-3-826DF31TMNQ(5)熔體熔體1，百分含量，百分含量o熔體熔體1結(jié)晶結(jié)束時各相含量結(jié)晶結(jié)束時各相含量nS2%=FG/S1CnS1%=CF/S1CnC%=S1G/S1Co第三次結(jié)晶過程開始前急第三次結(jié)晶過程開始前急冷，各相含量冷，各相含量:n玻璃相玻璃相=D1/DP1nC=S1D/S1C 1P1/DP1nS1=DC/S1C 1P1/DP1FG2022-3-827(6)混合物混合物2DF31TMNQo加熱組成加熱組成2的混合的混合物將于物將于TP2開始出開始出現(xiàn)液相現(xiàn)液相o該溫度下出現(xiàn)的最該溫度下出現(xiàn)的最大 液 相 量 為 ：大 液 相 量 為 ：H2/HP2o

16、在在T2溫度完全熔融溫度完全熔融HG2022-3-828DF31TMNQo冷卻過程：冷卻過程：o加熱過程加熱過程?：HG(6) 2點加熱過程點加熱過程121A22102LA SLL ASSF=F=F= , LGP 相消失1122A SA SSAAAH 121210122()()A SSLA SLALFFFH SA SA 消失消失222PPG2022-3-829P.298 #29o如圖如圖6-80為為CaO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)的富鈣部分系統(tǒng)的富鈣部分相圖，若原始液相組成位于硅酸鹽水泥的配相圖，若原始液相組成位于硅酸鹽水泥的配料圈內(nèi)，并恰好在料圈內(nèi)，并恰好在CaO和和C3S初相區(qū)的邊界初相區(qū)

17、的邊界線上。線上。(1)分析此液相組成的結(jié)晶過程；分析此液相組成的結(jié)晶過程；(2)在緩慢冷卻到無變量點在緩慢冷卻到無變量點K的溫度的溫度1455oC時，時，急劇冷卻至室溫，則最終獲得哪些相，各相急劇冷卻至室溫，則最終獲得哪些相，各相含量多少？含量多少？2022-3-830CaO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)相圖系統(tǒng)相圖MGNQDL2022-3-831結(jié)晶過程結(jié)晶過程o液相：從液相：從G點開始，到點開始，到K點結(jié)束點結(jié)束o固相：固相：332233232110LC SLC S C SL C SC SL C SC S C AF=F=F=F= , LGNYK 相消失33232323C SC S C SC S C SC S C S C ADDMQG 2022-3-832(2)相含量相含量o在緩慢冷