材料科学基础---第六章相平衡ppt课件

1、概述：概述：1.相平衡的概念相平衡的概念2.相图相图3.相平衡的研讨意义相平衡的研讨意义第六章第六章 相平衡相平衡1、相平衡的概念、相平衡的概念 相平衡是研讨多组分或单组分多相系统相平衡是研讨多组分或单组分多相系统中相的平衡问题。即多相系统的平衡形状中相的平衡问题。即多相系统的平衡形状(相的相的个数、每相的组成、各相的相对含量等如何随个数、每相的组成、各相的相对含量等如何随着影响平衡的要素温度、压力、组分浓度变着影响平衡的要素温度、压力、组分浓度变化而改动的规律。化而改动的规律。2 、相图、相图 根据多相平衡实验的结果，以温度、压力、根据多相平衡实验的结果，以温度、压力、组分浓度等要素为坐标，

2、绘制几何图形来描画这组分浓度等要素为坐标，绘制几何图形来描画这些平衡形状下的变化关系，这种图形称为相平衡些平衡形状下的变化关系，这种图形称为相平衡形状图，简称相图。形状图，简称相图。 或利用图形来表示相平衡物系的组成、温或利用图形来表示相平衡物系的组成、温度和压力之间关系的图形叫相平衡形状图，度和压力之间关系的图形叫相平衡形状图，简称相图。简称相图。3、相平衡的研讨意义、相平衡的研讨意义 正确选择配料方案、合理确定工艺制度、正确选择配料方案、合理确定工艺制度、估计产品性能、合理分析消费过程中质量问估计产品性能、合理分析消费过程中质量问题产生的缘由、研制新资料等。题产生的缘由、研制新资料等。 本

3、章主要内容本章主要内容1.单元、多元相图的根本原理及运用单元、多元相图的根本原理及运用2.单元、二元、三元系统相图根本类型单元、二元、三元系统相图根本类型 3.不同组元专业相图引见及其在资料组成设计、不同组元专业相图引见及其在资料组成设计、资料工艺方法选择、矿物组成控制及资料性资料工艺方法选择、矿物组成控制及资料性能等方面的运用能等方面的运用重点：重点：1.判读相图的规那么与步骤判读相图的规那么与步骤 2.结晶道路分析三元系统结晶道路分析三元系统难点：难点：1.结晶道路分析结晶道路分析 2.相图在消费中的详细运用相图在消费中的详细运用第一节第一节 硅酸盐系统相平衡特点硅酸盐系统相平衡特点一、热

4、力学的平衡态与非平衡态一、热力学的平衡态与非平衡态二、硅酸盐系统中的组分、相及相律二、硅酸盐系统中的组分、相及相律一、热力学的平衡态与非平衡态一、热力学的平衡态与非平衡态热力学平衡态：相图即相平衡形状图。相图上热力学平衡态：相图即相平衡形状图。相图上所表示的一个体系所处的形状是一种热力学所表示的一个体系所处的形状是一种热力学平衡态。即一个不随时间而发生变化的形状。平衡态。即一个不随时间而发生变化的形状。 相图仅指出在一定条件下体系所处的平相图仅指出在一定条件下体系所处的平衡形状，而不论到达这个平衡形状所需的时衡形状，而不论到达这个平衡形状所需的时间。间。热力学非平衡态介稳态：由于动力学缘由热力

5、学非平衡态介稳态：由于动力学缘由而出现且可以长期存在。在硅酸盐系统中经而出现且可以长期存在。在硅酸盐系统中经常出现。常出现。1、组分、独立组分、组分、独立组分 组分：组成系统的物质。必需具有一样的化学性质，组分：组成系统的物质。必需具有一样的化学性质，能用机械方法从系统中分别出来且能长期独立存在的能用机械方法从系统中分别出来且能长期独立存在的化学纯物质。组分的数目叫组分数化学纯物质。组分的数目叫组分数S。 独立组分：构成平衡物系一切各相组成所需求的最独立组分：构成平衡物系一切各相组成所需求的最少数目的化学纯物质。少数目的化学纯物质。 独立组分数：以独立组分数：以C表示表示 二、硅酸盐系统中的组

6、分、相及相律二、硅酸盐系统中的组分、相及相律注：只需在特殊情况下，独立组分和组分的含义才一样。注：只需在特殊情况下，独立组分和组分的含义才一样。假设系统中不发生化学反响，那么独立组分数组分数假设系统中不发生化学反响，那么独立组分数组分数；假设系统中存在化学反响和浓度关系，那么：假设系统中存在化学反响和浓度关系，那么： 独立组分数独立组分数 C = S R R C = S R RS S 组分数；组分数；RR相平衡物系中所存在的独立化学反响的平衡反响式的相平衡物系中所存在的独立化学反响的平衡反响式的数量；数量；R R 浓度限制条件的数量只存在于同一相中。浓度限制条件的数量只存在于同一相中。 在硅酸

7、盐系统中常用氧化物或硅酸盐物质作为在硅酸盐系统中常用氧化物或硅酸盐物质作为系统的组分。系统的组分。 如：如：SiO2一元系统一元系统 Al2O3SiO2二元系统二元系统 CaOAl2O3SiO2三元系统等。三元系统等。留意区分：留意区分：2CaO.SiO2 (C2S) 化合物化合物 CaOSiO2 二元系统二元系统 根据实践需求也可以某种硅酸盐物质作为系统的组根据实践需求也可以某种硅酸盐物质作为系统的组分，如分，如Na2OSiO2CaOSiO2SiO2三元系统。三元系统。 2 2、相、相 相相: :系统中具有一样物理性质和化学性质的均匀部系统中具有一样物理性质和化学性质的均匀部分。分。 相数：

8、系统中所含相的数目。以相数：系统中所含相的数目。以P P表示。表示。 根据相数可将系统分为：根据相数可将系统分为： P =1 P =1，单相系统；，单相系统； P =2 P =2，二相系统；，二相系统； P =3 P =3，三相系统。，三相系统。硅酸盐系统相平衡的几种情况：硅酸盐系统相平衡的几种情况：1机械混合物：有几种物质就有几个相；机械混合物：有几种物质就有几个相；2生成化合物：组分间每生成一个新的化合物，即生成化合物：组分间每生成一个新的化合物，即构成一个新相；构成一个新相；3构成固溶体：组分间构成固溶体算一个相；构成固溶体：组分间构成固溶体算一个相；4同质多晶：有几种变体，即有几个相；

9、同质多晶：有几种变体，即有几个相；5硅酸盐高温熔体：普通为单相，假设液相分层那硅酸盐高温熔体：普通为单相，假设液相分层那么有两个相；么有两个相；6介稳变体介稳变体3、自在度数、自在度数 定义：可以恣意改动而不引起系统中相的数目和相的定义：可以恣意改动而不引起系统中相的数目和相的形状改动的独立可变要素或独立变量的数目；形状改动的独立可变要素或独立变量的数目；可变要素变量：影响系统平衡形状的物理条件。可变要素变量：影响系统平衡形状的物理条件。 普通有如下两种：外界变量和浓度变量。普通有如下两种：外界变量和浓度变量。 外界变量：指外界变量：指T、P、电力场、磁力场等，普通只涉及、电力场、磁力场等，普

10、通只涉及T、P。在凝聚相系统中。在凝聚相系统中P的影响可忽略不计，只需的影响可忽略不计，只需T一个外界一个外界变量。变量。 浓度变量：一个相中的组分的浓度单组分系统中无浓度变化浓度变量：一个相中的组分的浓度单组分系统中无浓度变化f4、相律：、相律： 相平衡的普通规律。相平衡的普通规律。 普通表达式：普通表达式：npcf式中：式中： 自在度数；自在度数； 独立组分数；独立组分数； 相数；相数； n 影响系统平衡的外界要素。通常只思索温影响系统平衡的外界要素。通常只思索温度和压力，即度和压力，即n = 2 ，那么相律表达式为：，那么相律表达式为：fcp2pcf 硅酸盐系统中的相律：硅酸盐系统中的相

11、律：凝聚系统：不含气相或气相可忽略的系统。凝聚系统：不含气相或气相可忽略的系统。凝聚系统的相律公式为：凝聚系统的相律公式为：单元凝聚系统：单元凝聚系统：1pcf2pcf第二节第二节 单元系统单元系统单元系统中，单元系统中， c = 1 c = 1 f = c p + 2 = 3 p f = c p + 2 = 3 p pmax=3 fmin=0 pmax=3 fmin=0 pmin=1 fmax=2 pmin=1 fmax=2 可用温度和压力作坐标的平面图可用温度和压力作坐标的平面图 (P-T (P-T图图) )来表来表示系统的相图。示系统的相图。形状点：相图上的恣意一点，表示系统的一定平衡形

12、状点：相图上的恣意一点，表示系统的一定平衡形状。形状。一、水的相图一、水的相图二、具有同质多晶转变的单元系统相图二、具有同质多晶转变的单元系统相图三、三、 SiO2SiO2系统相图系统相图四、四、 ZrO2 ZrO2 系统相图系统相图 一、水型物质与硫型物质一、水型物质与硫型物质图图6-1 水的相图水的相图重点：图中各点、线、平面区域所代表的意义重点：图中各点、线、平面区域所代表的意义线：线：Oa：水的饱和蒸汽压曲线：水的饱和蒸汽压曲线 (水汽的相平衡共存水汽的相平衡共存) Ob：冰的饱和蒸汽压曲线：冰的饱和蒸汽压曲线 (升华曲线升华曲线) Oc：冰的熔融曲线：冰的熔融曲线 P =2 f =1

13、单变量系统单变量系统cob cob 固相区固相区coa coa 液相区液相区boa boa 气相区气相区P =1 f =2 双变量系统双变量系统相区：相区：点：点： O：三相点：三相点 s、l、g三相平衡共存三相平衡共存 p =3 f =0 无变量形状无变量形状注：注：oc曲线向左倾斜，斜率为负值，压力曲线向左倾斜，斜率为负值，压力增大，熔点降低。增大，熔点降低。TdVHdTdP冰溶化成水冰溶化成水 H0 V0 dP/dT普通红砖 CS-C2S:有一不致熔化合物有一不致熔化合物C3S2 E：F：低共熔点 1460 转熔点 1464 CS在在1125发生晶型转变：发生晶型转变： 冷却CSCS)(

14、CS灰砂砖压坯石灰砂蒸汽养护混合如：EL23SCCS SCLF223SCC2S-CaO: C3S：12502150稳定存在稳定存在 SC3CaOSC2冷却CaOLMSC3冷却C2S：熔点为：熔点为2130 升温： 降温： SCSCSCCC2142027252 SC2670C过冷SC2525C9体积膨胀SC2水泥消费为防止水泥消费为防止C3S分解和分解和C2S向向C2S的转化，常采取的转化，常采取急冷措施。急冷措施。 Al2O3SiO2系统：系统：前往Sio2 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Al2O32000180014001600EP182810158710Al2O3

15、(mol%)方石英莫来石方石英莫来石刚玉莫来石刚玉莫来石L方石英方石英L莫来石莫来石L+刚玉刚玉莫来石固溶体一个化合物：A3S2(3Al2O32SiO2莫来石) 一致熔化合物 熔点1850 两个分二元统： 223OSSAli3223OAlSA223OSSAliE1： EL冷却232SASiO 固溶体 1595注： E点距SiO2一侧很近，假设SiO2中参与1wtAl2O3，使硅砖耐火度大大下降，所以，硅砖制造过程中严防Al2O3混入 3223OAlSA熔点： A3S2 1850 ； Al2O3 2050 都很高 E2点： 1840 故莫来石及刚玉质耐火砖都是性能优良的耐火资料 如图3. MgO

16、SiO2系统：系统：凝聚系统相图测定方法凝聚系统相图测定方法 不同温度不同温度 关键：关键： 确保恒温时间确保恒温时间 淬冷速度足够快淬冷速度足够快 优缺陷：优缺陷： 优点：准确度高优点：准确度高 缺陷：此法不适用于某些相变速度特别快的系统缺陷：此法不适用于某些相变速度特别快的系统 1.淬冷法淬冷法(静态法静态法) 过程：过程：试样试样保温保温试样淬冷试样淬冷各相鉴定各相鉴定 绘图绘图2.热分析法热分析法(动态法动态法) 原理：据物质在加热或冷却过程中发生的热原理：据物质在加热或冷却过程中发生的热效应效应(温度随时间的变化温度随时间的变化)来判别物种能否发来判别物种能否发生了相变生了相变 方法

17、：加热方法：加热(冷却冷却)曲线法、差热分析法曲线法、差热分析法 冷却曲线法步骤：冷却曲线法步骤： 将试样加热成为液体，然后使其均匀冷将试样加热成为液体，然后使其均匀冷却；却； 记录冷却过程中物系温度随时间变化的记录冷却过程中物系温度随时间变化的数据；数据； 以温度为纵坐标，时间为横坐标，将实以温度为纵坐标，时间为横坐标，将实验数据绘制成温验数据绘制成温 度度- 时间曲线，即冷却曲线；时间曲线，即冷却曲线； 由假设干条组成不同的冷却曲线绘制出相由假设干条组成不同的冷却曲线绘制出相图。图。以以BiCd为例：为例： Cd质量百分数：质量百分数：a ,0；b,20；c,40；d,75；e,100 a

18、 b c d e 冷却曲线冷却曲线 BiCd系统的相图系统的相图 Bi(s)+Cd(s)L+Bi(s) L+Cd(s) L第四节第四节 三元系统三元系统 三元凝聚系统三元凝聚系统 ： 相律公式相律公式: f=c-p+1: f=c-p+1 3-p+1 3-p+1 4-p4-p pmax=4 pmax=4 fmax=3 fmax=3 三个自在度是温度和三个组分中恣意三个自在度是温度和三个组分中恣意两个的浓度两个的浓度 三元系统完好的形状图应是一个三三元系统完好的形状图应是一个三坐标的立体图，实践运用的是它的平面投影坐标的立体图，实践运用的是它的平面投影图。图。三元相图概述三元相图概述v1. 三元系

19、统组成表示法三元系统组成表示法v 在三元系统中用等边三角形来表示组在三元系统中用等边三角形来表示组成成顶点：表示纯组分；顶点：表示纯组分；边：边： 表示二元系统的组成；表示二元系统的组成； 内部的点：表示含有三个组分内部的点：表示含有三个组分的三元系统的组成。的三元系统的组成。CAB 双线法确定系统点双线法确定系统点M的组成的组成过过M点做三角形恣意两条边的平行线，根据它们在第三点做三角形恣意两条边的平行线，根据它们在第三条边上的交点确定条边上的交点确定M点的组成。点的组成。v a b cBDAEEDAB=BC=CA=100%v Aa Bb Cc等含量规那么：等含量规那么： 平行于浓度三角形某

20、一边的直线上的各点，其第三平行于浓度三角形某一边的直线上的各点，其第三组分的含量不变。组分的含量不变。 ABCM1M2DE如图：如图：DE/AB，那么，那么DE线线上各点上各点C含量相等。含量相等。即即M1、M2点中点中C的含量相等，的含量相等，且且C%=DA或或EB2定比例规那么：定比例规那么： 从浓度三角形某角顶点引出之射线上各点，另外两个组分含量从浓度三角形某角顶点引出之射线上各点，另外两个组分含量的比例不变。的比例不变。 证明：经证明：经CD线上任取一点线上任取一点O，作，作OF/BC，OE/AC， 那么对那么对O点表示的系统：点表示的系统：ADBDbaADBDOMONBDONADOM

21、CDCOOMONAEBFba (3)背向规那么：背向规那么： 在浓度三角形中在浓度三角形中,假设有一熔体在冷却时析出某一顶点假设有一熔体在冷却时析出某一顶点所代表的组分，那么液相中该顶点组分的含量不断减少，所代表的组分，那么液相中该顶点组分的含量不断减少，其它两个组分的含量之比坚持不变，这时液相组成点必定其它两个组分的含量之比坚持不变，这时液相组成点必定沿着该顶点与熔体组成点的连线向背叛该顶点的方向挪动。沿着该顶点与熔体组成点的连线向背叛该顶点的方向挪动。 ABCMD2. 杠杆规那么：杠杆规那么： 在三元系统内，由两个相或混合物合成一个新相时或新在三元系统内，由两个相或混合物合成一个新相时或新

22、的混合物，新相的组成点必在原来两相组成点的连线上；的混合物，新相的组成点必在原来两相组成点的连线上； 新相组成点与原来两相组成点的间隔和两相的量成反比。新相组成点与原来两相组成点的间隔和两相的量成反比。NMP 设：设：m M 组成的相与组成的相与n N 组成的相组成的相混合成一个新相混合成一个新相PMPnPNm 那么新相组成点那么新相组成点P一定在一定在MN连线上，且连线上，且杠杆规那杠杆规那么么证明：证明： 过过M点作点作MR/AB，过，过M、P、N点分点分别作别作BC边的平行线，在边的平行线，在AB边上截得截边上截得截距距a1、x、a2分别表示分别表示M、P、N各相中各相中A的百分含量。两

23、相混合前后的百分含量。两相混合前后A的量应相的量应相等，即等，即PNMPQRMQaxxamnnmxnama2121)( 由一相分解为两相时，这两相的组成务必分布于原来的相点的两侧，由一相分解为两相时，这两相的组成务必分布于原来的相点的两侧，且三点成不断线。且三点成不断线。3. 重心原理重心原理 ：包括重心位规那么、交叉位规那么和共轭位规那包括重心位规那么、交叉位规那么和共轭位规那么么 M1M2M3ABC P点处于点处于MNQ内部内部 M+N+Q=P 重心位重心位 MQNABCPM+N=SS+ Q=PSMQNABC P点处于点处于 MNQ某条边的外侧，且在另外两条边的延伸线范围某条边的外侧，且在

24、另外两条边的延伸线范围之内之内 P+Q=M +N 交叉位交叉位PtP+Q=tM+N=tP+Q=M+N P点处于点处于 MNQ某一角顶的外侧，且在构成此角顶的两条边的某一角顶的外侧，且在构成此角顶的两条边的延伸线范围之内延伸线范围之内 P + Q+N=M 共轭位共轭位MQNABCPv4. 具有一个低共熔点的简单三元系统相图具有一个低共熔点的简单三元系统相图(A)立体形状图立体形状图(B)平面投影图平面投影图(C)结晶路程结晶路程三条棱：三条棱：AA 、BB 、CC 分别表示分别表示A、B、C三个一元系三个一元系统；统；三个点：三个点： A 、B 、C 表表示三个组分的熔点；示三个组分的熔点；三个

25、侧面：三个侧面：A-B、B-C、C-A分分别表示三个简单二元系统的形状别表示三个简单二元系统的形状图；图；E1、E2、E3为相应的二元为相应的二元低共熔点；低共熔点；液相面：液相面：A E1E E3 、B E1E E2 、C E2E E3 p=2，f=2液相面上的点表示和液相面上的点表示和一种晶相成平衡的三元液体的形一种晶相成平衡的三元液体的形状点；状点；界限：界限： E1E 、E2 E 、E3 E p=3，f=1 界限上的点表示和两界限上的点表示和两种晶相成平衡的三元液体的形状种晶相成平衡的三元液体的形状点；点；三元低共熔点：三元低共熔点：E p=4，f=0 三元无变量点；三元无变量点；温度

26、的表示法：温度的表示法： 等温线从投影图上等温线的疏密可判别液相面的走势等温线从投影图上等温线的疏密可判别液相面的走势 二元液相线和三元界限的温度下降方向用箭头表示；二元液相线和三元界限的温度下降方向用箭头表示； 无变点的温度在其附近注明或列表无变点的温度在其附近注明或列表将立体图向浓度三角形底面投影得平面投影图将立体图向浓度三角形底面投影得平面投影图界限界限平面界限平面界限 e1E、e2E、e3E三个二元低共熔点三个二元低共熔点e1、e2、e3 三元低共熔点三元低共熔点E空间曲面空间曲面初晶区初晶区A、B、C.熔体熔体M的结晶道路：的结晶道路：MM熔体熔体M的结晶道路：的结晶道路：液相点：液

27、相点：固相点：固相点：CC+AFC +A+BMMLCf=2DLA+Cf=1E (LEC+A+B)f=0阐明：阐明： 系统在冷却析晶过程中，液相组成和固相组成不断发生变化，但系统在冷却析晶过程中，液相组成和固相组成不断发生变化，但系统的总组成是不变的，且液相点和固相点在同不断线上。系统的总组成是不变的，且液相点和固相点在同不断线上。1.生成一个一致熔融二元化合物的三元系统相图生成一个一致熔融二元化合物的三元系统相图二二. 其它三元凝聚系统相图根本类型其它三元凝聚系统相图根本类型二元化合物：在三元系统中二元化合物：在三元系统中某两个组分间生成的化合物某两个组分间生成的化合物叫二元化合物，其组成点处

28、叫二元化合物，其组成点处于浓度三角形的某一条边上。于浓度三角形的某一条边上。 五条界限：五条界限： e1E1、e2E1、 e3E2、 e4E2、E1E2两个无变量点：两个无变量点：E1 ：LE A C SE2 ：LE BC S四个初晶区：四个初晶区：特点：一致熔化合物特点：一致熔化合物S位于其初晶区位于其初晶区 内，与组分内，与组分C构成新的构成新的二元系统其低共熔点是二元系统其低共熔点是m点，从而将点，从而将A-B-C三元划分为两个三元划分为两个分三元系统分三元系统A-S-C和和B-S-C(副三角形。副三角形。相图分析：相图分析：GSHT2.生成一个不一致熔融二元化合物的三元系统相图生成一个

29、不一致熔融二元化合物的三元系统相图相图引见相图引见五条界限：五条界限： p3，f1两个无变量点：两个无变量点： p4，f0E ：LE A CS 低共熔点低共熔点P：LP B C S 单转熔点单转熔点特点：不一致熔二元化合物的组成点特点：不一致熔二元化合物的组成点 不位于其初晶区内不位于其初晶区内e1E e2E PE e3P 共熔共熔线线pP L B S 转熔线转熔线四个初晶区：四个初晶区： A B C S 判读三元相图的几条重要规那判读三元相图的几条重要规那么么1 连线规那么连线规那么 将一界限或其延伸线与相应的连线或其延伸线相交，其交将一界限或其延伸线与相应的连线或其延伸线相交，其交点是该界

30、限上的温度最高点。点是该界限上的温度最高点。“相应的连线相应的连线 是指与界限上的液相平衡是指与界限上的液相平衡的两晶相组成点的衔接直线。的两晶相组成点的衔接直线。判别界限温度走向判别界限温度走向 将界限上某一点所作的切线与相应的连线相交，如交点在连线上，将界限上某一点所作的切线与相应的连线相交，如交点在连线上，那么表示界限上该处具有共熔性质；如交点在连线的延伸线上，那么表那么表示界限上该处具有共熔性质；如交点在连线的延伸线上，那么表示界限上该处具有转熔性质，远离交点上的晶相被回吸。示界限上该处具有转熔性质，远离交点上的晶相被回吸。 2 切线规那么切线规那么 判别界限性质判别界限性质为区别两类

31、界限，在三元相图上规定：为区别两类界限，在三元相图上规定：共熔界限温度下降方向用单箭头表示共熔界限温度下降方向用单箭头表示转熔界限温度下降方向用双箭头表示转熔界限温度下降方向用双箭头表示3 重心规那么重心规那么 判别无变点性质判别无变点性质 如无变点处于其相应副三角形的重心位，那么无变点为低共熔点；如无变点处于其相应副三角形的重心位，那么无变点为低共熔点；如无变点处于其相应副三角形的交叉位，那么该无变点为单转熔点；如如无变点处于其相应副三角形的交叉位，那么该无变点为单转熔点；如无变点处于其相应副三角形的共轭位，那么该无变点为双转熔点无变点处于其相应副三角形的共轭位，那么该无变点为双转熔点 。

32、所谓相应的副三角形，指与该无变点液相平衡的三所谓相应的副三角形，指与该无变点液相平衡的三个晶相组成点连成的三角形。个晶相组成点连成的三角形。凡属双转熔点，只需一条界限的温降箭头指向它，另两凡属双转熔点，只需一条界限的温降箭头指向它，另两条界限的温降箭头那么背向它，所析出的晶相是温降箭头条界限的温降箭头那么背向它，所析出的晶相是温降箭头背向它的两条界限所包围的初晶区的晶相。又称双降点。背向它的两条界限所包围的初晶区的晶相。又称双降点。 凡属低共熔点，那么三条界限的温降箭头一定都指向它。凡属低共熔点，那么三条界限的温降箭头一定都指向它。 凡属单转熔点，两条界限的温降箭头都指向它，另一条凡属单转熔点

33、，两条界限的温降箭头都指向它，另一条界限的温降箭头背向它，被回吸的晶相是温降箭头指向它界限的温降箭头背向它，被回吸的晶相是温降箭头指向它的两条界限所包围的初晶区的晶相，又称双升点。的两条界限所包围的初晶区的晶相，又称双升点。 判别无变点性质判别无变点性质:重心规那么重心规那么; 界限的温降方向。界限的温降方向。 LN+Q+M L+QN+M L+Q+MN 转熔点转熔点 单转熔点双升点单转熔点双升点 双转熔点双降点双转熔点双降点4 三角形规那么三角形规那么 原始熔体组成点所在三角形的三个顶点表示的物质原始熔体组成点所在三角形的三个顶点表示的物质即为其结晶产物；与这三个物质相应的初晶区所包围的三即为

34、其结晶产物；与这三个物质相应的初晶区所包围的三元无变量点是结晶终了点。元无变量点是结晶终了点。 确定结晶产物和结晶终点确定结晶产物和结晶终点 结结晶晶路路程程液相点液相点固相点固相点1LBf=2 aLB+Cf=1P (LP +B C+S )f=0BC+B bC +B +S1abandh2LBf=2aLB+Cf=1P (LP +B C+S)f=0LC +Sf=1E (LE C+S +A)f=0L：G：BB +CnC +S +BdS +ChS +C +A2L：G：3LBf=2eL+BSf=1fLSf=2gLC +Sf=1E (LE C+S +A)f=0BB +SSC +SqS +C +A3egqf

35、思索：可以发生思索：可以发生“穿相的配料点的区域？穿相的配料点的区域？Vwv3. 生成一个固相分解的二元化合物的三元系统相图生成一个固相分解的二元化合物的三元系统相图R 点：点：LR +A+B SMNDG液相点：液相点： LA LA+B LB+S M N R (LR +A+B S) E(LEB +L+ S) f=2 f=1 f=0 转熔终了转熔终了 f=1 f=0 析晶终了析晶终了 A +B A+B+S B+S B+S +C固相点：固相点： A D D G MMntfhgv4. 具有一个一致熔融三元化合物的三元系统相图具有一个一致熔融三元化合物的三元系统相图v5. 具有一个不一致熔融三元化合物

36、的三元系统相图具有一个不一致熔融三元化合物的三元系统相图有单转熔点有单转熔点LPABSmnt有双转熔点有双转熔点LRABSv7. 构成一个二元延续固熔体的三元系统相图构成一个二元延续固熔体的三元系统相图MS1L1L2S2v8. 具有液相分层的三元系统相图具有液相分层的三元系统相图判读三元系统相图的步骤：判读三元系统相图的步骤：1看系统中有几个化合物及化合物的性质看系统中有几个化合物及化合物的性质2连线规那么连线规那么判别界限上的温降方向判别界限上的温降方向3切线规那么切线规那么判别界限的性质判别界限的性质4重心规那么重心规那么判别无变点的性质判别无变点的性质5三角形规那么三角形规那么判别结晶产

37、物和结晶终点判别结晶产物和结晶终点6察看系统中能否存在晶型转变、液相分层或察看系统中能否存在晶型转变、液相分层或构成固溶体等景象构成固溶体等景象三、三元系统相图举例三、三元系统相图举例1. CaOAl2O3SiO2系统系统1判读相图的步骤：判读相图的步骤： 判别有多少化合物生成，判别化合物的性质。判别有多少化合物生成，判别化合物的性质。 用连线规那么判别界限温度变化方向；用连线规那么判别界限温度变化方向； 用切线规那么判别界限性质；用切线规那么判别界限性质； 根据无变量点划分相应的副三角形。根据无变量点划分相应的副三角形。 确定无变量点的性质；确定无变量点的性质； 分析析晶路程；分析析晶路程；

38、 判别相图上能否存在晶型转变、液相分层或判别相图上能否存在晶型转变、液相分层或构成固溶体等构成固溶体等 现现 象。象。详细引见富钙部分相图及实践消费时冷却过程中详细引见富钙部分相图及实践消费时冷却过程中的液相独立析晶。的液相独立析晶。1.CaOAl2O3SiO2系统系统 本系统共有十个二元化合物，其中四个是一致熔化本系统共有十个二元化合物，其中四个是一致熔化合物：合物：CS、C2S、C12A7、A3S2，六个不一致熔化合物：，六个不一致熔化合物：C3S2、C3S、C3A、CA、CA2、CA6。有。有15个无变量点，个无变量点，整个相图划分为整个相图划分为15个副三角形。个副三角形。 在富硅区有

39、液相分层、晶型转变。在富硅区有液相分层、晶型转变。2相图的实践运用相图的实践运用 硅酸盐水泥的配料硅酸盐水泥的配料 硅酸盐水泥中含有硅酸盐水泥中含有C3S、 C2S、 C3A、C4AF四种矿四种矿物，相应的组成氧化物为物，相应的组成氧化物为CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3，用用CaO-SiO2-Al2O3三元系统表示水泥的配料组成。三元系统表示水泥的配料组成。硅酸盐水泥的配料：硅酸盐水泥的配料：分析熔体分析熔体1、2、3、P的析晶过程的析晶过程 经过分析图中的经过分析图中的1、2、3点的析晶过程，可得出配料点的析晶过程，可得出配料点在三角形点在三角形C3S-C3A- C2S内的小圆圈内

40、动摇。其实践组内的小圆圈内动摇。其实践组成为：成为： CaO 62%67%， SiO2 20%24%， Al2O3+Fe2O3 6.5%13% 烧成烧成 实践上采用部分熔融的烧结法消费熟料。固态组分之实践上采用部分熔融的烧结法消费熟料。固态组分之间的固相反响起着重要的作用。以配料点间的固相反响起着重要的作用。以配料点3为例阐明。为例阐明。 水泥烧成的中心问题是如何发明良好的动力条件促成水泥烧成的中心问题是如何发明良好的动力条件促成熟料中的主要矿物熟料中的主要矿物C3S的大量生成。的大量生成。 冷却冷却 为了防止为了防止C3S分解及分解及 发生晶型转变，工艺上采发生晶型转变，工艺上采取快速冷却的措施，而不是缓慢冷却，因此冷却过程是不取快速冷却的措施，而不是缓慢冷却，因此冷却过程是不平衡的。熔体冷却能够结果平衡的。熔体冷却能够结果(理想情况理想情况) ： 急冷成玻璃：急冷成玻璃