第六章相平衡与相图第三讲ppt课件.pptx

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1、在低共熔点温度以下发在低共熔点温度以下发生多晶转变的二元系统生多晶转变的二元系统TETPA B A BA BA LBLETabaI P EA +LA +LA +BB+LLA B在低共熔点温度以上发在低共熔点温度以上发生多晶转变的二元系统生多晶转变的二元系统 5 5、具有多晶转变的二元系统相图、具有多晶转变的二元系统相图 E：低共熔点：低共熔点 ，F 0，是析晶终点，是析晶终点，L A B ； P：晶型转变点，：晶型转变点， F0，不是析晶终点，不是析晶终点，LA LA P B%B%23aEA +LA +LA +BB+LLA BDFFC P D GA +BL液相点：液相点：=0,02)LPEAA

2、LABLALALFFFPE 晶相消失，L相消失（）（2F 1F 1F 固相点：固相点：AAAAAAFCCDG 结论：结论：P P点为晶型转变点，一定不是结晶结束点点为晶型转变点，一定不是结晶结束点LPAA B%1A B A BA BA LBLETaTETPP F FD DC C/1bLA +BA A B%(1)(1)相图相图特点特点6 6、形成连续固溶体的二元系统相图、形成连续固溶体的二元系统相图A B TTaTbS(AB)LL+S(AB)B%匀晶相图形成连续固溶体的二元系统相图形成连续固溶体的二元系统相图特点特点：无二元无变无二元无变量点，系统内只存量点，系统内只存在液态溶液和固态在液态溶液

3、和固态溶液两个相平衡点，溶液两个相平衡点，不可能出现三相平不可能出现三相平衡状态衡状态液相线液相线以上相区为高温熔体以上相区为高温熔体液态溶液与固溶体平液态溶液与固溶体平衡的固液二相区衡的固液二相区固相线固相线以下相区为固溶体以下相区为固溶体(2)(2) 熔体的冷却析晶过程熔体的冷却析晶过程液相点：液相点：()()123()ABABLSLSLMLLL 液相消失2F 1F 1F 固相点：固相点：MSSSABABABSSS )()()(321(3)(3)杠杆规则计算固液相量杠杆规则计算固液相量 S3MMA B TTaTbS(AB)LL+S(AB)B%L3L1L2S2S1S3A B TTaTbS(A

4、B)LL+S(AB)B%L3L1L2S2S17 7、形成不连续固溶体的二元系统相图、形成不连续固溶体的二元系统相图T A F G B C DEba SA(B)+ SB(A)SA(B)SA(B)+LL+ SB(A)SB(A)LA O P BbaFGJSA(B)+ SB(A)SA(B)SA(B)+LSB(A)L+ SB(A)T具有低共熔点的具有低共熔点的不连续固溶体的二元系统相图不连续固溶体的二元系统相图具有转熔点的具有转熔点的不连续固溶体的二元系统相图不连续固溶体的二元系统相图共晶相图包晶相图（1 1）相图特点）相图特点 T A F G B C DEba SA(B)+ SB(A)SA(B)SA(

5、B)+LL+ SB(A)SB(A)L SA(B) ：表示表示B组分组分溶解到溶解到A组分中所组分中所形形成的固溶体；成的固溶体； SB(A) ：表示表示A组分组分溶解在溶解在 B组分中所形组分中所形成的固溶体成的固溶体。 组分组分A A、B B之间可以形成固溶体，但溶解度是有限的，之间可以形成固溶体，但溶解度是有限的，不能以任意比例互溶。不能以任意比例互溶。T A F G B C DEba SA(B)+ SB(A)SA(B)SA(B)+LL+ SB(A)SB(A)LHM2M2(2)(2) 熔体的冷却析晶过程熔体的冷却析晶过程液相点：液相点：)()()(22)(ABBAESLLSSLELMAB2

6、F 1F 0F 固相点：固相点： 22)()()()()(MHDSBAABBAABABSSSSSS2L2* *具有转熔点的不连续固溶体的二元系统相图具有转熔点的不连续固溶体的二元系统相图A O P BbaFGJSA(B)+ SB(A)SA(B)SA(B)+LSB(A)L+ SB(A)T点点J J ：转熔点：转熔点CEHLF0F )()(ABBASSL冷却 加热()()()()()03A BB AA BB AA BL SSLSLSLFSLJF ，消失（）2F 1F 1F ()()()()()()()3A BA BB AB AB AB AA BSSSSSSSCFGEH 液液相相：固相：固相：331

7、23A O G P BbaFGJSA(B)+ SB(A)SA(B)SA(B)+LSB(A)L+ SB(A)T LSB(A) SB(A) SA(B) + SB(A) 刚离开刚离开J时组成时组成 SA(B)先消失先消失 LSA(B)同时消失同时消失 L先消失先消失 J点点: LSA(B) SB(A) G FG GJ组成点组成点结论：结论：8 8、具有液相分层的二元系统相图、具有液相分层的二元系统相图1、两个无变量点、两个无变量点 E点：低共熔点，点：低共熔点， D点：液相分解点点：液相分解点， 2、线、线CKD为液相分界线；帽为液相分界线；帽 形区形区CKDC为二液存在区，区为二液存在区，区域的存

8、在与域的存在与温度温度有关。有关。BAL 冷却 加热0F ALLcD 冷却 加热0F （2 2）相图分析）相图分析C A+LA+BA+LTDTEKTaEbA B+LLBDB二液区二液区(1)(1)相图特点：相图特点：液相有限互溶液相有限互溶 固相不互溶固相不互溶液液相：相：固相固相：C A+LA+BA+LTFTEKTaEbA B+LLBDB（3 3）析晶路程）析晶路程（4 4）杠杆规则）杠杆规则1112211= 0= 02LFLLALABLLAEDCFFFFLCLCLFLDEM ，L消失，相消失（）（）MGML1L1L2L2HIJMJIHHBABAAA 1 1、具有低共熔点的二元系统；、具有低

9、共熔点的二元系统；2 2、生成一致熔融、生成一致熔融化合物化合物的二元系统；的二元系统；3 3、生成不一致熔融、生成不一致熔融化合物化合物的二元系统的二元系统4 4、固相中有、固相中有化合物化合物形成或分解的二元系统相图形成或分解的二元系统相图5 5、具有、具有多晶转变多晶转变的二元系统相图的二元系统相图6 6、形成连续、形成连续固溶体固溶体的二元系统相图的二元系统相图7 7、形成不连续、形成不连续固溶体固溶体的二元系统相图的二元系统相图8 8、具有、具有液相分层液相分层的二元系统相图的二元系统相图二元凝聚系统相图的基本类型二元凝聚系统相图的基本类型( (八种八种) )学习二元系统相图的要求：

10、学习二元系统相图的要求： 相图特点：相图特点：是否有是否有化合物化合物生成？生成？化合物的性质？化合物的性质？（一致熔化合物一致熔化合物、不不一致熔化合物一致熔化合物、固相中生成或分解固相中生成或分解？）？）是否生成是否生成固溶体（固溶体（连续连续、有限有限）？各物质是否有各物质是否有晶型转变晶型转变？ 相图分析：相图分析：点：无变量点的性质点：无变量点的性质线：液相线、固相线、三相线（低共熔线、转熔线、化合物线：液相线、固相线、三相线（低共熔线、转熔线、化合物 分解线、晶型转变线线、液相分层线分解线、晶型转变线线、液相分层线）冷却、加热的相分析：冷却、加热的相分析：析晶路程、熔融路程析晶路程

11、、熔融路程杠杆规则计算杠杆规则计算相图的应用相图的应用1.1. 首先看该系统中是否有首先看该系统中是否有化合物化合物生成（生成（一致熔化合物一致熔化合物、不一致熔不一致熔化合物化合物、固相中生成或分解固相中生成或分解？），是否存在晶型转变、液相分？），是否存在晶型转变、液相分层或形成固溶体等现象。层或形成固溶体等现象。2.2. 以一致熔化合物的等组成线为以一致熔化合物的等组成线为分界线分界线，将整个系统划分成若干，将整个系统划分成若干个简单的个简单的分二元系统分二元系统。3.3. 逐一分析各分二元系统逐一分析各分二元系统n分析各分二元系统中分析各分二元系统中点、线、区点、线、区所表达的相平衡关

12、系。所表达的相平衡关系。n分析熔体的分析熔体的冷却析晶过程冷却析晶过程或混合物的加热过程或混合物的加热过程n确定确定系统状态点系统状态点、液相点液相点、固相点固相点的变化路线；的变化路线；n确定析晶结束点和析晶产物确定析晶结束点和析晶产物; ;n在析晶的各阶段，应用杠杆规则计算系统中成平衡的两在析晶的各阶段，应用杠杆规则计算系统中成平衡的两相的相对含量）相的相对含量）三、复杂二元相图的分析步骤三、复杂二元相图的分析步骤CaO-SiOCaO-SiO2 2系统相图系统相图要求：要求： (1)(1)会划分会划分分二元系统分二元系统；(2)(2)无变量点的性质，相间平衡；无变量点的性质，相间平衡；(3

13、)(3)具体分析具体分析SiOSiO2 2-CS-CS分系统，解释为何分系统，解释为何CaOCaO可作为硅砖生产可作为硅砖生产的矿化剂；的矿化剂；(4) C(4) C2 2S-CaOS-CaO分系统含有硅酸盐水泥的重要矿物分系统含有硅酸盐水泥的重要矿物C C3 3S S和和C C2 2S S，C C3 3S S是不一致熔融化合物，仅能稳定存在于是不一致熔融化合物，仅能稳定存在于1250125021502150之之间间 (5) (5) 会应用相图指导实际生产。会应用相图指导实际生产。四、二元系统专业相图四、二元系统专业相图判读依据：判读依据： 几个化合物几个化合物 化合物性质化合物性质 根据一致

14、熔化合根据一致熔化合物划分成分系统物划分成分系统3个个分二元系统：分二元系统：SiO2-CSCS-C2SC2S-CaOCaO-SiO2系统中无变量点的性质系统中无变量点的性质符号相 间 平 衡平衡性质组成（%）温度()CaOSiO2PCaO 液相熔 化10002570QSiO2 液相熔 化01001723A-方石英 + 液相B 液相A熔化分层0.699.41705B-方石英 + 液相B 液相A熔化分层28721705C-CS + -鳞石英 液相A低 共 熔37631436D-CS 液相熔 化48.251.81544E-CS + C3S2 液相低 共 熔54.545.51460FC3S2 -C2

15、S +液相转 熔55.544.51464G-C2S 液相熔 化65352130H-C2S + C3S 液相低 共 熔67.532.52050MC3S CaO +液相转 熔73.626.42150N-C2S + CaO C3S固相反应73.626.41250O-CS -CS 多晶转变51.848.21125R-C2S -C2S 多晶转变65351450T-C2S -C2S 多晶转变6535725SiO2-CS分二元系统分二元系统SiO2中加入中加入1%CaO，在低共熔温，在低共熔温度度1436下下能产生能产生2.7%的液相量的液相量（根据杠杆规则：（根据杠杆规则：1:37=2.7%）液相线液相线

16、从从C点往左上升得很陡，点往左上升得很陡，所以温度升高很多时，液相量增所以温度升高很多时，液相量增加并不多，因此不降低硅砖的耐加并不多，因此不降低硅砖的耐火度。火度。从理论推算，当温度升高到某从理论推算，当温度升高到某一温度时，两液相应合并成一一温度时，两液相应合并成一个液相。个液相。 曾有资料表明：当温度达到曾有资料表明：当温度达到2100 ，CaO含量为含量为10%左右左右时，两液相区消失，成为一液时，两液相区消失，成为一液相区。相区。二液区二液区相图中一般只表示稳定相图中一般只表示稳定态 晶 型 转 变 情 况 ，态 晶 型 转 变 情 况 ，670过冷的过冷的-C2S 转转变为变为 -

17、C2S，图中没有，图中没有表示。表示。水泥熟料生产重要水泥熟料生产重要C3S：不一致熔融化合物：不一致熔融化合物2150 C 1250 CC2S：一致熔融化合物：一致熔融化合物具有复杂的多晶转变具有复杂的多晶转变 -C2S 转化为转化为 -C2S有有 9%体积膨胀，造体积膨胀，造成水泥熟料粉化成水泥熟料粉化C3S和和 -C2S是硅酸盐水泥中含量是硅酸盐水泥中含量最高的两种水硬性矿物，生产中最高的两种水硬性矿物，生产中采用急冷措施，将采用急冷措施，将C3S和和 -C2S 迅速越过分解温度和晶型转变温迅速越过分解温度和晶型转变温度，在低温下以介稳态保存下来，度，在低温下以介稳态保存下来，介稳态是一

18、种高能量状态，有较介稳态是一种高能量状态，有较强的反应能力，因而强的反应能力，因而C3S和和 -C2S 具有较高的水硬活性。具有较高的水硬活性。A3S2（莫来石）：（莫来石）：一致熔化合物一致熔化合物固溶少量固溶少量Al2O3陶瓷、耐火陶瓷、耐火材料材料分系统：分系统：A3S2-Al2O3优质耐火材料优质耐火材料2 Al2O3-SiO2系统二元相图分系统：分系统：SiO2-A3S2在在SiO2中加入中加入1%Al2O3 根据杠杆规则，根据杠杆规则，1595C下产生下产生1:5.5=18.2%的液的液相量，硅砖耐火度下降相量，硅砖耐火度下降 与与SiO2平衡的液相线从平衡的液相线从SiO2熔点熔点1723C向向E1点点1595 C迅速下降，因此迅速下降，因此硅砖的熔化温度急剧下降。硅砖的熔化温度急剧下降。硅砖中严防混入硅砖中严防混入Al2O3液相线液相线E1F：15951700 C陡，陡，17001850 C平平缓（缓（配料时的组成范围）配料时的组成范围）