相图非多媒体讲义提纲

1、第一页，共五十二页。第二页，共五十二页。专业单元系统相图举例SiO2系统相图C2S系统相图ZrO2系统相图金刚石相图硫的相图第三页，共五十二页。第四页，共五十二页。综上所述，根据SiO2相图，对硅质耐火材料的制备和使用可得出如下几条原则选择一恰当温度，一般取中间偏高，并应有较长时间的保温和加矿化剂以保证充分鳞石英化。烧成之后降温可以加快，使其按鳞石英 鳞石英 鳞石英变化。在使用时，烤窑过程中应在120、163 、230 、573 均有所注意，要缓慢进行，在573 以后可加快升温速度。该材料的使用的适宜温度范围在8701470 之间第五页，共五十二页。对压电材料制备的指导作用 在32个点群中，凡

2、是具有对称中心的没有压电性，而没有对称中心的有压电性。对结构分析可知，方石英有对称中心，而石英没有，所以具有压电性。 因此要合成具有压电性的石英必须遵照相图中石英的合成路径来制订相应的方案。 这也是为什么一般做压电材料不才用提拉法制备单晶而用水热法的原因。第六页，共五十二页。C2S系统相图硅酸二钙（2CaOSiO2，缩写为C2S）是硅酸盐水泥熟料中重要的矿物组成之一，其多晶转变对水泥生产具有重要的指导意义，同时在碱性矿渣及石灰质耐火材料中都含有大量的C2S。过去一般认为C2S有四种晶型： C2S 、 C2S、 C2S 、 C2S，后来发现 C2S有高温和低温两种晶型，其相互转变温度约为1160

3、，故C2S 有、 H、L、 、五种晶型，常温下的稳定相是 C2S，介稳相是 C2S。 C2S的各晶型间的转变关系如下：第七页，共五十二页。ZrO2系统相图 ZrO2在现代科学技术中的应用愈来愈广泛，归纳起来主要是以下三方面，第一是最耐高温的氧化物之一，熔点达到2680，具有良好的热化学稳定性，可以做超高温耐火材料。其次， ZrO2作为一种高温固体电解质可用来做氧敏传感器，利用其高温导电性能还可以做高温发热原件，第三，利用ZrO2为原料，可以生产无线电陶瓷，在高温结构陶瓷中使用适当可起到增韧作用。第八页，共五十二页。ZrO2存在三种晶型第九页，共五十二页。由于ZrO2晶型转化伴有较大的体积变化，

4、因此在加热或冷却纯ZrO2制品过程中会引起开裂，这样就限制了直接使用ZrO2的范围，必须向ZrO2中添加外加物，使其稳定成立方晶型ZrO2，外加物通常都选择氧化物如CaO，MgO，Y2O3等。在纯的ZrO2中加入68的CaO或15Y2O3，就可使ZrO2完全稳定成立方ZrO2。第十页，共五十二页。二元系统表示方法杠杆原理基本类型专业相图第十一页，共五十二页。二元系统概述 二元系统是含有两个组元（C2）的系统，如：CaOSiO2系统，Na2OSiO2系统等。根据相律，FCP24P，由于所讨论的系统至少应有一个相，所以系统最大自由度数为3，即独立变量除温度，压力外，还要考虑组元的浓度，对于二个变量

5、的系统，必须用三个坐标的立体模型来表示。 但是，在通常情况下，硅酸盐系统是凝聚系统，可以不考虑压力的改变对系统相平衡的影响，此时相律可以表示为：FCP1 在后面所要讨论的二元、三元、四元系统都是凝聚系统，不再做特别说明。第十二页，共五十二页。对于二元聚凝系统： FCP13P当Pmin1时 Fmax2 Pmax3时 Fmin0 可见，在二元聚凝系统中平衡共存的相数最多为三个，最大自由度数为2，这两个自由度就是指温度（T）和两组元中任一组元的浓度（X）。因此二元凝聚系统相图仍然可以用平面图来表示，即以温度组成图表示。第十三页，共五十二页。二元系统组成表示法第十四页，共五十二页。杠杠规则是相图分析中

6、一个重要的规则，它可以计算在一定条件下，系统中平衡各相间的数量关系，假设由A和B组成的原始混合物（或熔体）的组成为M，在某一温度下，此混合物分成两个新相，两相的组成分别为M1和M2杠杠规则推导第十五页，共五十二页。杠杠规则的含义 可以看出，系统中平衡共存的两相的含量与两相状态点到系统总状态点的距离成反比，即含量愈多的相，其状态点到系统总状态点的距离愈近。 使用杠杠规则的关键是要分清系统的总状态点，成平衡的两相状态点，找准在某一温度下，它们各自相图中的位置。第十六页，共五十二页。二元相图的基本类型具有低共熔点的二元相图具有化合物的二元相图具有多晶转变的二元相图形成固溶体的二元相图具有液相分层的二

7、元相图第十七页，共五十二页。具有一个低共熔点的二元系统相图 这类系统的特点是：两个组元在液态时能以任意比例互溶，形成单相溶液，固相完全不互溶，两个组元各自从液相分别结晶；组元间不生成化合物，这种相图是最简单的二元系统相图。铝方柱石（2CaOAl2O3SiO2钙长石（CaOAl2O32SiO2）系统属于这种类型。第十八页，共五十二页。冷却析晶过程中各相含量的计算 从图上可以看出，M熔体冷却到TD时，系统中平衡共存两相是A晶相和液相。这时，系统的总状态点在O点，A晶相的状态点在F点，液相在D点，根据杠杠规则： 第十九页，共五十二页。 系统中： 冷却过程当液相的状态点刚到E点，固相的状态点为G点时，

8、由于B晶相尚未析出，系统中仍然是A晶相也液相两相平衡共存，此时根据杠杆规则： 第二十页，共五十二页。具有一个化合物的二元系统相图 具有一个一致熔融化合物的二元系统相图 一致熔融化合物是一种稳定的化合物，与正常的纯物质一样具有固定的熔点，加热这样的化合物到熔点时，即熔化为液态，所产生的液相与化合物的晶相组成相同，故称为一致熔融或同成分熔融，其化合物则称为一致熔融化合物或同成分熔融化合物。第二十一页，共五十二页。 由于这种化合物有确定的同成分熔点，并且此熔点在加入其它任一纯组元时会降低直到和两边纯组元的液相线相交得到两个低共熔点E1、E2为止。这类系统的典型相图如左图，组元A和组元B生成一个一致熔

9、融化合物AmBn，M点是该化合物的熔点。第二十二页，共五十二页。具有一个不一致熔融化合物的二元系统相图不一致熔融化合物是一种不稳定的化合物，加热这种化合物到某一温度便发生分解，分解产物是一种液相和一种晶相，二者组成与原来化合物组成完全不同，故称为不一致熔融或异成分熔融，其化合物称为不一致熔融化合物或异成分熔融化合物，它只能在固态中存在，不能在液态中存在。第二十三页，共五十二页。 这类系统的典型相图见左图，组元A和组元B生成的化合物AmBn加热到TP温度分解为P点组成的液相和B晶相，因此AmBn是一个不一致熔融化合物。 图中aE线是与晶相A平衡的液相线，bP是与晶相B平衡的液相线，PE是与化合物

10、AmBn平衡的液相线，无变量点E是低共熔点，在E点发生的相变化为第二十四页，共五十二页。固相中有化合物生成与分解的二元系统相图 左图中为固相中有化合物生成与分解的二元系统相图，化合物AmBn不能直接从二元熔液中结晶析出，从液相中只能析出A晶相和B晶相，A、B通过固相反应形成化合物AmBn。这类化合物只能存在与某一温度范围内，超出这个范围，化合物AmBn便分解为晶相A和晶相B。第二十五页，共五十二页。第二十六页，共五十二页。第二十七页，共五十二页。第二十八页，共五十二页。第二十九页，共五十二页。第三十页，共五十二页。第三十一页，共五十二页。第三十二页，共五十二页。第三十三页，共五十二页。第三十四

11、页，共五十二页。第三十五页，共五十二页。第三十六页，共五十二页。第三十七页，共五十二页。第三十八页，共五十二页。第三十九页，共五十二页。第四十页，共五十二页。二元专业相图举例Al2O3SiO2系统相图CaOSiO2系统相图CaOAl2O3系统相图Na2OSiO2系统相图第四十一页，共五十二页。Al2O3SiO2相图Al2O3SiO2相图中只有一个一致熔融化合物3Al2O32SiO2（莫来石A3S2），其重量组成是72Al2O3和28SiO2，如图所示，莫来石是普通陶瓷，粘土质耐火材料的重要成分，该图还表明在A3S2晶格中溶入了一些Al2O3形成A3S2固溶体，但溶入的Al2O3有一定限度，在图

12、中相当于含63摩尔位置上。第四十二页，共五十二页。第四十三页，共五十二页。 CaOSiO2系统中，有些化合物是硅酸盐水泥的重要成分，是高炉矿渣的主要构成部分，在石灰质耐火材料以及氧化钙成分的相对含量较高的玻璃中往往也可以得到本系统中的某些化合物，CaOSiO2系统的相图如图，这个系统中有四个化合物，其中C3S2和C3S是不一致熔融化合物，CS和C2S是一致熔融化合物。CaOSiO2系统相图第四十四页，共五十二页。第四十五页，共五十二页。CaOAl2O3系统相图 本系统有5个化合物。 如图，它们均为不一致熔融化合物，其分解温度分别为1590，1602 ，1762 和1830 ，至于C12A7在通常湿度的空气中为一致熔融化合物，熔点在1392 ，若在完全干燥的气氛中发现C3A与CA在1360形成低共熔物，组成为Al2O350.65，CaO49.35，故此时一致熔融化合物C12A7在状态图中便没有它的稳定相区。第四十六页，共五十二页。第四十七页，共五十二页。Na2OSiO2系统相图 Na2OSiO2系统相图，如图，由于实验上的困难在碱含量高时，熔融碱的挥发，以及熔融物的腐蚀性很强，所以，在实验中Na2O的含量只取