相平衡与相图-homework

1、1236.6根据根据Al2O3SiO2 系统相图说明：系统相图说明： (1) 铝硅质耐火材料，硅砖铝硅质耐火材料，硅砖 ( 含含 SiO298 ) 、粘土砖、粘土砖 ( 含含 Al2O3 35 50 ) 、高、高铝砖铝砖 ( 含含 Al2O3 60 90 ) 、刚玉砖、刚玉砖 ( 含含 Al2O390 ) 内，各有哪些主要的晶内，各有哪些主要的晶相。相。 (2) 为了保持较高的耐火度，在生产硅砖时应注意什么为了保持较高的耐火度，在生产硅砖时应注意什么 ? (3) 若耐火材料出现若耐火材料出现 40 液相便软化不能使用，试计算含液相便软化不能使用，试计算含 40(mol) Al2O3的粘土砖的粘

2、土砖的最高使用温度。的最高使用温度。 解：解：（1）硅砖）硅砖(含含 SiO2 98%) 主要晶相：鳞石英、方石英。主要晶相：鳞石英、方石英。 粘土砖粘土砖(含含Al2O335 50%) 主要晶相：主要晶相： 莫来石、方石英、鳞石英。莫来石、方石英、鳞石英。 高铝砖高铝砖(含含 Al2O3 60 90%) 主要晶相：主要晶相：60%72%为莫来石；为莫来石； 72%90%为刚玉和莫来石。为刚玉和莫来石。 刚玉砖（含刚玉砖（含 Al2O3 90%) 主要晶相：刚玉和莫来石。主要晶相：刚玉和莫来石。 （2）为了保持硅砖的耐火度，要严格防止原料中混入）为了保持硅砖的耐火度，要严格防止原料中混入 Al

3、2O3 。 SiO2 熔熔点为点为 1723 ，SiO2 液相线很陡，加入少量的液相线很陡，加入少量的 Al2O3 后，硅砖中会产生后，硅砖中会产生大量的液相，大量的液相， SiO2 的熔点剧烈下降。如加入的熔点剧烈下降。如加入 1wt% Al2O3 ，在低共熔点，在低共熔点(1595 )时产生的液相量为时产生的液相量为 1/5.5=18.2% ，会使硅砖的耐火度大大下降。，会使硅砖的耐火度大大下降。4o ba（3）在一般硅酸盐材料中，）在一般硅酸盐材料中，A3S2多以不一致熔融状态存在，多以不一致熔融状态存在，Al2O3-SiO2相相图如上图所示。图如上图所示。 当当Al2O3含量为含量为4

4、0mol%时，该组成在时，该组成在1587左右开始出现液相。当液相左右开始出现液相。当液相含量为含量为40%时，根据杠杆规则，液相占总组成为时，根据杠杆规则，液相占总组成为ob/ab=40%，而，而ob=20%，则则a点对应组成为点对应组成为10mol%处，对应温度约为处，对应温度约为1700 。 因此，该耐火材料最高使用温度约为因此，该耐火材料最高使用温度约为1700 。Al2O3-SiO2相图相图5FG6FGGB%A AF%B FG%C 11AMMM%A 786.19 下图是生成一致熔融二元化合物下图是生成一致熔融二元化合物(BC)的三元的三元系统投影图。设有组成为：系统投影图。设有组成为

5、：A：35，B：35，C：30的熔体，试确定其在图中的位置。冷却时的熔体，试确定其在图中的位置。冷却时该熔体在何温度下开始析出晶体。该熔体在何温度下开始析出晶体。 解 ： 在解 ： 在 A B 边 上 取边 上 取 D 、 E 两 点 ， 使两 点 ， 使AD:DE:EB=35:30:35，过，过D和和E点分别点分别做做AC和和BC变的平行线，相交于变的平行线，相交于M点，点，M点即为相组成点。点即为相组成点。M点所在温度约点所在温度约 1030 ，冷却时该熔体在，冷却时该熔体在1030开始开始析晶。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) 加热组成加热组成2的三元混合物将于的三元混合物将于P2点温度开始出现液相。点温度开始出现液相。在在P2点温度生成的最大液相量（此时点温度生成的最大液相量（此时S2熔完，固相点在熔完，固相点在m处）：处）： 在在A点的温度下完全熔融，点的温度下完全熔融， 它的加热过程为：它的加热过程为：1415熔体熔体3的组成位于的组成位于A初晶区，在初晶区，在 BCS内，结晶产物为内，结晶产物为B、C 、 S17192021(4) AB、BC二元系统相图如下：二元系统相图如下：22

7、一致熔融二元化合物一致熔融二元化合物A、S、C的初晶区相交，构成一的初晶区相交，构成一个低共熔点个低共熔点高温稳定低温分解二元化合物高温稳定低温分解二元化合物A、S、C的初晶区不相交的初晶区不相交23高温稳定低温分解二元化合物高温稳定低温分解二元化合物A、S、C的初晶区不相交的初晶区不相交低温稳定高温分解二元化合物低温稳定高温分解二元化合物A、S、C的初晶区相交，的初晶区相交，构成一个无变点。构成一个无变点。24S的初晶区与的初晶区与的一条边接触。的一条边接触。低温稳定高温分解二元化合物低温稳定高温分解二元化合物S的初晶区在内的初晶区在内（不与的任何一条边接触）（不与的任何一条边接触）。252

8、62728对于三元转熔点的判断对于三元转熔点的判断:(A)单转熔点（双升点），交叉位单转熔点（双升点），交叉位 无变量点周围三条界线温度走向特征：两条无变量点周围三条界线温度走向特征：两条界线的箭头指向无变点界线的箭头指向无变点P,而一条界线的箭头背而一条界线的箭头背离它。离它。夹于两条指向无变量点的界线之间的晶夹于两条指向无变量点的界线之间的晶相是转熔的固相。相是转熔的固相。 从排列的位置看，从排列的位置看，转熔点转熔点P位于对应的位于对应的副三角形之外，副三角形之外，并与回熔固相并与回熔固相成交叉位。成交叉位。ABCP交叉位（一条边外侧）交叉位（一条边外侧）P是三元单转熔点是三元单转熔点L

9、+A C+BP:单转熔点单转熔点（双升点）（双升点） A回熔回熔/回吸回吸29C(B)双转熔点（双降点），共轭位双转熔点（双降点），共轭位 无变量点周围三条界线温度走向特征：两个无变量点周围三条界线温度走向特征：两个箭头离开无变量点，一个箭头指向它，箭头离开无变量点，一个箭头指向它，夹于两夹于两条欲远离无变量点的界线之间的晶相是双转熔条欲远离无变量点的界线之间的晶相是双转熔反应析出的固相。反应析出的固相。因为有两个固相熔回液相故因为有两个固相熔回液相故称双转熔点。称双转熔点。RAB共轭位（一个顶点外侧）共轭位（一个顶点外侧）R是双转熔点是双转熔点 L+A+BCR是三元双转熔点是三元双转熔点（双

10、降点）生成（双降点）生成C晶相晶相R30P交叉位，交叉位，P是三元单转熔点是三元单转熔点L+AC+B重心位，重心位，E 点在点在三角形内三角形内：LA+B+C共轭位，共轭位，R是双转熔点是双转熔点L+A+BCABC三元无变量点性质总结三元无变量点性质总结:R31三元固液三元固液同组成同组成（一致熔融三元一致熔融三元）化合物，可以划分成）化合物，可以划分成三个副三角形三个副三角形。每一个副三角形有一个无变量点，无变每一个副三角形有一个无变量点，无变量点量点Et1、Et2、Et3均处在各相应副三角形的重心位。均处在各相应副三角形的重心位。Et1: LA+D+BEt2: LB+D+CEt3: LA+D+C323334P320表表6.7 注意：多晶转变点无相应的副三角形注意：多晶转变点无相应的副三角形353 3、界线、界线AS365 5、相图分析步骤与方法：、相图分析步骤与方法：二元、三元、一致熔融、二元、三元、一致熔融、 不不一致熔融、多晶转变一致熔融、多晶转变无变点无变点副数副数无变点数无变点数连线规则连线规则切线规则切