三元相图等温截面图

1、5、三元相图等温截面图、三元相图等温截面图n等温截面:用一定温度的平面，即平行于底平面的等温截面去截相图的立体图，把所得交线画于平面上就是等温截面，等温截面又称横截面或等温断面图。n这些截面的截痕就是液相等温线和固相等温线，通过在这些等温线上的平衡相各点，在等温线的中间可以做出许多直线（结线），结线两端为在此温度下相平衡的两相组成，而结线是由实验数据作出的。 n从等温截面图上看，等温截面图有3种相区1.被给定温度包围的液相区2.单一固相与液相平衡共存区域3.二固相混合物与给定温度的某一组成的液相区域三元实际相图三元实际相图1 1、CaO-AlCaO-Al2 2O O3 3-SiO-SiO2 2

2、系相图系相图 请指出图中不一致熔（分解熔融化合物），并写出它们分解熔请指出图中不一致熔（分解熔融化合物），并写出它们分解熔融反应式，标界线上的温度下降方向。融反应式，标界线上的温度下降方向。 给出组成相给出组成相X(25%AlX(25%Al2 2O O3 3,20%CaO,55%SiO,20%CaO,55%SiO2 2）Y(30%AlY(30%Al2 2O O3 3,30%CaO,40%SiO,30%CaO,40%SiO2 2）冷却析晶路线，并分别求组成）冷却析晶路线，并分别求组成X X（14001400，12001200，11701170）和）和Y Y（ 14001400，13001300，

3、11001100）各）各温度下的平衡相及其比例。温度下的平衡相及其比例。绘制绘制14001400等温截面图，并指出各相区的平衡相等温截面图，并指出各相区的平衡相A A3 3S S2 2与与C C2 2S7S7：3 3（重量）比例混合，绘制混合物熔体冷却析晶过程，（重量）比例混合，绘制混合物熔体冷却析晶过程，并指出该混合物熔体冷却至并指出该混合物熔体冷却至14001400平衡状态下的平衡相及其比例，平衡状态下的平衡相及其比例，在上述温度下如有液相存在，指出液相组成，最后指出该混合物的在上述温度下如有液相存在，指出液相组成，最后指出该混合物的组成。组成。纯刚玉（纯刚玉（-Al-Al2 2O O3

4、3）和纯）和纯A A3 3S S2 2两种耐火制品，在两种耐火制品，在1400C/S=11400C/S=1的炉的炉渣条件下使用，请用相图推测哪种材料优越。渣条件下使用，请用相图推测哪种材料优越。 请指出图中不一致熔（分解熔融化合物），并写出它们分解熔融反应式，标界线上的温度下降方向。ALCACaOLACCaOLSCSCLSC1850615353207032146423ALCACaOLACCaOLSCSCLSC 1850615353207032146423ALCACaOLACCaOLSCSCLSC1850615353207032146423ALCACaOLACCaOLSCSCLSC1850615

5、353207032146423 给出组成相给出组成相X(25%AlX(25%Al2 2O O3 3,20%CaO,55%SiO,20%CaO,55%SiO2 2）Y(30%AlY(30%Al2 2O O3 3,30%CaO,40%SiO,30%CaO,40%SiO2 2）冷却析晶路线，并）冷却析晶路线，并分别求组成分别求组成X X（14001400，12001200，11701170）和）和Y Y（ 14001400，13001300，11001100）各温度下的平衡相）各温度下的平衡相及其比例。及其比例。1400:1400:由由CASCAS2 2和组成为和组成为a a的液相的液相 %2610

6、022aCASaXCAS%7410022aCASXCASa液相1200:1200:由由CASCAS2 2、SiOSiO2 2( (鳞石英鳞石英) )和液相和液相b b %5010022CASSeSCAS%5100)(222CASSdCASSiO 鳞石英%451002CASSedb液相11701170：冷却平衡状态为：冷却平衡状态为CASCAS2 2、S S和和CSCS三相平衡三相平衡 %6810022CASSSgCAS%19100)(22CASSfCASS鳞石英%131002CASSgfCS 绘制1400等温截面图，并指出各相区的平衡相A3S2A3S2与C2S7：3（重量）比例混合，绘制混合物

7、熔体冷却析晶过程，并指出该混合物熔体冷却至1400平衡状态下的平衡相及其比例，在上述温度下如有液相存在，指出液相组成，最后指出该混合物的组成。1400:L+CA6+CAS2g gf f%27%100%L62CACASfg其中%50100%CAS6262CACASCAg%231006622CACASCASfCAd de e N A10040%McdLCA中点：10033%eACCA10027%deSCAA3S2N纯刚玉（-Al2O3）和纯A3S2两种耐火制品，在1400,C/S=1的炉渣条件下使用，请用相图推测哪种材料优越。A3S22、MgO-Al2O3-SiO2系相图2、MgO-Al2O3-S

8、iO2系相图n化合物性质：n一致熔二元化合物：M2S、MA、A3S2n不一致熔二元化合物：MSn不一致熔三元化合物：M2A2S5、M4A5S2n划分分三角形n9个无变量点，9个分三角形三角形平衡相开始生成液相温度S、MS、M2A2S51355MS、M2S、M2A2S51365M2S、M2A2S5、MA1370M、MA、M2S1710A、MA、A3S21578MA、A3S2、M4A5S21482MA、M4A5S2、M2A2S51453A3S2、M4A5S2、M2A2S51460A3S2、M2A2S5、S1440n把a-j各混合物组成点标注在图上,做出熔体冷却析晶过程,并指出各点的结晶终了温度和1

9、500和常温下的平衡相?n推断组成X（20%MgO,80%Al2O3），Y（28.3%MgO，71.7%Al2O3），Z（60%MgO，40%Al2O3）三种材料在SiO2存在条件下，1600温度条件使用，仅从熔融点比较，哪种材料较优越?n欲研制一种MgO材料能在1500低温烧结，1700高温使用，添加5wt%蜡石（70wt%SiO2，30wt%Al2O3）为助烧结剂，是否可行?n镁铝不烧砖为一级矾土骨料和Al2O3-MgO共磨粉，以6：4配制而成，其中MgO在制品中的含量为812%，请借助于相图分析细粉组成选在何处为佳（假设骨料中Al2O3含量为85%）。把a-j各混合物组成点标注在图上,并

10、指出各点的结晶终了温度和1500和常温下的平衡相推断组成X（20%MgO,80%Al2O3），Y（28.3%MgO，71.7%Al2O3），Z（60%MgO，40%Al2O3）三种材料在SiO2存在条件下，1600温度条件使用，仅从熔融点比较，哪种材料较优越。XYZ1006010080604020液相生成量（wt%）SiO2混入量204080欲研制一种欲研制一种MgO材料能在材料能在1500低温烧结，低温烧结，1700高温使用，添加高温使用，添加5wt%蜡蜡石（石（70wt%SiO2，30wt%Al2O3）为助烧结剂，是否可行。）为助烧结剂，是否可行。L向向MgO中添加中添加5wt%蜡石，可在

11、图中蜡石，可在图中M、L（蜡石组成点）间连线，混合（蜡石组成点）间连线，混合物的平衡组成点为连线上的物的平衡组成点为连线上的T点，在分系统点，在分系统M-M2S-MA内，于内，于1710开开始形成液相，所以这个材料可以满足始形成液相，所以这个材料可以满足1700高温使用的条件。高温使用的条件。能否在能否在1500温度下实现烧结，可以考查一下混有蜡石的温度下实现烧结，可以考查一下混有蜡石的MgO材料成型材料成型体在体在1500热处理过程的状态。首先，混入热处理过程的状态。首先，混入MgO粉粒间的蜡石，二者在粉粒间的蜡石，二者在高温作用下，必然相互扩散，发生平衡反应。对于蜡石而言，由于吸收高温作用

12、下，必然相互扩散，发生平衡反应。对于蜡石而言，由于吸收MgO，反应产物必然离开原始组成点沿，反应产物必然离开原始组成点沿N-M连线自连线自N移向移向T，它将经历两，它将经历两个一固一液相区，一个单一液相区，两个二固一液相区及一个三固相区个一固一液相区，一个单一液相区，两个二固一液相区及一个三固相区即达平衡点即达平衡点T。这其中当蜡石吸收大约。这其中当蜡石吸收大约1131wt%MgO将完全熔融为单一将完全熔融为单一液相，液相的参与必有助于平衡反应的进行和烧结，而当液相，液相的参与必有助于平衡反应的进行和烧结，而当MgO含含 量达量达52wt%以上液相又将消失而固化，又不影响以上液相又将消失而固化

13、，又不影响1700的高温使用。的高温使用。5wt%蜡石时蜡石时MgO产生液相量与产生液相量与MgO的数量关系的数量关系 MgO（wt%）100液相生成量（wt%)60204080020406080100蜡石+MgO1500镁铝不烧砖为一级矾土骨料和Al2O3-MgO共磨粉，以6：4配制而成，其中MgO在制品中的含量为812%，请借助于相图分析细粉组成选在何处为佳（假设骨料中Al2O3含量为85%）。3、CaO-MgO-SiO2系相图系相图 n把比例为把比例为MgO:CaO:C3S=40:40:20的混合物组成点标注在相图上的混合物组成点标注在相图上,并指出该混合物的组成并指出该混合物的组成,若

14、将这个混合物加热若将这个混合物加热,指出其开始与完全熔融指出其开始与完全熔融的温度的温度,将该熔体冷却至将该熔体冷却至2000,其平衡相及其比例如何其平衡相及其比例如何?n将纯将纯MgO和白云石（和白云石（50wt%aO，50wt%MgO）于）于1600在在CaO/SiO2=1和和1.5系炉渣条件下使用，比较它们的抗侵蚀能力。系炉渣条件下使用，比较它们的抗侵蚀能力。 n三种白云石三种白云石X(80%M,20%C),Y(40%M,60%C),Z(20%M,80%C)在在含含SiO2条件下于条件下于1600 下使用下使用,试对它们的抗侵蚀性进行比较试对它们的抗侵蚀性进行比较?n对于组成为对于组成为

15、D的白云石，欲使其能在的白云石，欲使其能在1600烧结，烧结，1700高温使高温使用性能稳定，引入用性能稳定，引入CaO/SiO2=1（质量）的炉渣（质量）的炉渣5wt%作为助烧结剂，作为助烧结剂，请分析请分析 是否可行。是否可行。 把比例为把比例为MgO:CaO:C3S=40:40:20的混合物组成点标注在相图上的混合物组成点标注在相图上,并指出该混合物的并指出该混合物的组成组成,若将这个混合物加热若将这个混合物加热,指出其开始与完全熔融的温度指出其开始与完全熔融的温度,将该熔体冷却至将该熔体冷却至2000,其平其平衡相及其比例如何衡相及其比例如何?nM点中含MgO=40%,CaO=55%,

16、SiO2=5%开始出现液相温度开始出现液相温度T:1850 完全熔融温度约完全熔融温度约2350将纯将纯MgO和白云石（和白云石（50wt%aO，50wt%MgO）于）于1600在在CaO/SiO2=1(质量质量)和和1.5(摩尔摩尔)系炉渣条件下使用，比较它们的抗侵蚀能力。系炉渣条件下使用，比较它们的抗侵蚀能力。 对于对于MgO:吸收炉渣组成由吸收炉渣组成由MY的变化的变化过程为，一旦吸收炉渣即刻形成液相，进过程为，一旦吸收炉渣即刻形成液相，进入入MgO+L两相平衡相区，液相量随吸两相平衡相区，液相量随吸收炉渣量增加，大约相当于吸收收炉渣量增加，大约相当于吸收78wt%的炉渣液相量达的炉渣液

17、相量达100%，进入单一液相区，进入单一液相区。对于白云石（对于白云石（D）:由由DY约吸收约吸收53wt%的炉渣方开始出现液相，大约吸收的炉渣方开始出现液相，大约吸收82wt%的炉渣液相量达的炉渣液相量达100wt%，进入单，进入单一液相区。一液相区。1600氧化镁（氧化镁（M）和白云石（）和白云石（D）吸收不同数量炉渣（）吸收不同数量炉渣（Y）的液相生成量）的液相生成量 160010080604020080402060液相生成量（wt%)100C/S=1（wt%）氧化镁白云石三种白云石三种白云石X(80%M,20%C),Y(40%M,60%C),Z(20%M,80%C)在含在含SiO2条件

18、下于条件下于1600 下使用下使用,试对它们的抗侵蚀性进行比较试对它们的抗侵蚀性进行比较?XYZ10%25%31%对于组成为对于组成为D D的白云石，欲使其能在的白云石，欲使其能在16001600烧结，烧结，17001700高温使用性能稳高温使用性能稳定，引入定，引入CaO/SiOCaO/SiO2 2=1=1（质量）的炉渣（质量）的炉渣5wt%5wt%作为助烧结剂，请分析作为助烧结剂，请分析 是否可行。是否可行。 n这个混合物，如能在1600充分烧结，达到平衡时为C-M-C3S三相平衡共存，共熔温度1850，在该温度以下无液相产生。因此，烧结后的混合物在1700温度下使用自然是相当稳定的。n对

19、于白云石与添加物混合物的成型体，它在1600高温处理过程中，分布于白云石颗粒间的添加物，它在CaO-SiO2系统内的CS-C2S分系统，1460就开始出现液相，1600为全液相区，熔融的添加物，将向白云石颗粒间渗透与白云石反应，其组成也将由Y向X变化。其变化过程的液相量变化和相变化，它经历全液相区，一固（C2S）一液二相区二固（C2S、M）一液三相区，三固（C3S、C2S、M）相区，直至最后平衡点X，落入三固相（C、M、C3S）区，开始出现液相温度为1850.这说明所选择的助烧结剂，可以在较低温度下产生液相，有促进烧结作用。而经1600的高温作用，经过平衡反应，最终液相又消失，组成点进入高熔融

20、相区，可见所选择的白云石助烧结剂是适宜的。 4 4、FeO-AlFeO-Al2 2O O3 3-SiO-SiO2 2系相平衡系相平衡 n1)16001)1600等温截面下的平衡相及其平衡相等温截面下的平衡相及其平衡相n2)2)有有5 5种种AlAl2 2O O3 3-SiO-SiO2 2系耐火材料系耐火材料L(90wt% AlL(90wt% Al2 2O O3 3，10wt% SiO10wt% SiO2 2) )，M(AM(A3 3S S2 2) )，N(50wt% AlN(50wt% Al2 2O O3 3，50wt% SiO50wt% SiO2 2) )，P(30wt% AlP(30wt%

21、 Al2 2O O3 3，70wt% SiO70wt% SiO2 2) )，Q Q（10wt% 10wt% AlAl2 2O O3 3，90wt% SiO90wt% SiO2 2) )，它们混入或侵入，它们混入或侵入5wt%FeO5wt%FeO后后, ,在在1600 1600 产生的液相产生的液相, ,其组成和数量如何其组成和数量如何? ?n3)3)与与5%FeO5%FeO反应后的反应后的AlAl2 2O O3 3-SiO-SiO2 2系耐火材料系耐火材料1600 1600 生成的稳定相的类型生成的稳定相的类型及液相量与组成的关系及液相量与组成的关系? ?n4)4)作图比较作图比较2)2)中中

22、5 5种材料开始生成液相的温度及随温度升高液相生成量种材料开始生成液相的温度及随温度升高液相生成量的关系的关系? ?n5)5)上述上述L,M,N,O,PL,M,N,O,P及及A(A(纯纯AlAl2 2O O3 3)6)6种耐火材料在种耐火材料在1600 1600 产生的液相量随吸产生的液相量随吸入入FeOFeO数量的关系数量的关系, ,比较它们抗比较它们抗FeOFeO侵蚀的能力侵蚀的能力? ? 1)16001)1600等温截面下的平衡区及其平衡相等温截面下的平衡区及其平衡相平衡相区平衡相平衡相区平衡相TUVWFA+LFA+A+LA+LA+A3S2+LXZYA3S2+LS+LL2)有5种Al2O3-SiO2系耐火材料L(90wt% Al2O3，10wt% SiO2)，M(A3S2)，N(50wt% Al2O3，50wt% SiO2)，P(30wt% Al2O3，70wt% SiO2)，Q（10wt% Al2O3，90wt% SiO2)，它们混入或侵入5wt%FeO后,在1600 产生的液相,其组成和数量如何?3)3)与与5%FeO5%FeO反应后的反应后的AlAl2 2O O3 3-SiO-SiO2 2系耐火材料系耐火材料1600 1600 生成的稳定相的类型及生成的稳定相的类型及液相量与组成的关系