【正文】 無(wú)變量點(diǎn)性質(zhì) P點(diǎn) ： L+B ? S+C E點(diǎn)： L ? A＋ S+C 界線(xiàn)性質(zhì) PQ是轉(zhuǎn)熔線(xiàn) L+B ? S 其它為共熔線(xiàn) 。 內(nèi)容：原始熔體組成點(diǎn)所在三角形的三個(gè)頂點(diǎn)表示的物質(zhì) 即為 其結(jié)晶產(chǎn)物；與這 三個(gè)物質(zhì) 相應(yīng) 的初晶區(qū)所包 圍的三元無(wú)變量點(diǎn)是其結(jié)晶終點(diǎn)。 A/ Q/ S/ B/ L+A L+S L+B A e1 Q S B e4 e3 C A B C S E m P 生成一個(gè) 不一致熔融二元化合物 的三元系統(tǒng) (1) 幾條重要規(guī)則 A 連線(xiàn)規(guī)則 ：用來(lái)判斷 界線(xiàn)的溫度 走向； 定義 ：將界線(xiàn) (或延長(zhǎng)線(xiàn) )與 相應(yīng)的連線(xiàn) 相交， 其交點(diǎn)是該界線(xiàn)上的溫度最高點(diǎn)； 溫度走向是背離交點(diǎn)。 相圖中一般注明 等溫線(xiàn)的溫度。 當(dāng)一種物質(zhì)分解成三種物質(zhì) ， 則 混合物組成點(diǎn)也在三物質(zhì)組成點(diǎn)所圍的三角形內(nèi)。 一、 三元系統(tǒng)組成的表示方法 在三元系統(tǒng)中用等邊三角形來(lái)表示組成。 分析生產(chǎn)硅磚中 Al2O3存在降低耐火度的 影 響 ? 因 為此系統(tǒng) 中在 1595℃ 低共熔點(diǎn)處生成含 Al2O3 %d的液 相， E1點(diǎn)靠近 SiO2,當(dāng)加入 1wt％ 的，在 1595℃ 就產(chǎn)生 1： =％ 液相，與 SiO2平衡的液相線(xiàn)從熔點(diǎn) 1723℃迅速降為 1595℃ ，因而使耐火度大大降低。 A B C T Ta Tb S(AB) L L + S(AB) L+S(AB) B% 2 3 6 7 4 5 O A B T Ta Tb S(AB) L L+S(AB) B% 七、形成連續(xù)固溶體的二元系統(tǒng)相圖 舉例： 以各種比例互溶形成連續(xù)固溶體。 b L+A L+C A+C C+B A C B L+B T a E P D L 3 B C L P點(diǎn)是過(guò)渡點(diǎn)，因?yàn)闊o(wú) B相生成。 S% = MEE/SEE 100％ ； L％ ＝ MESE/SEE 100％ (4) 離開(kāi) TE ： L 消失，晶體 A、 B 完全析出。 采取的措施： ZrO2 有 三種晶型 ：?jiǎn)涡?ZrO2 ，四方 ZrO2和立方 ZrO2 其轉(zhuǎn)變關(guān)系：?jiǎn)涡?ZrO2 ? 四方 ZrO2 ? 立方 ZrO2 1200℃ 2370℃ 1000℃ 0 1000 2022 3000 溫度 (℃ ) 四方 立方 單斜 壓 力 熔體 五、 ZrO2系統(tǒng) ZrO2用途 作為特種陶瓷的重要原料 由于 7％～ 9％的體積效應(yīng)，常加適量 CaO或 Y2O3。 ?理論和實(shí)踐證明 ， 在給定的溫度范圍，具有最小蒸汽壓 的相一定是最穩(wěn)定的相，而兩個(gè)相如果處于平衡狀態(tài) 其蒸汽壓必定相等。如果在 1000℃ 以上持久加熱，也會(huì)產(chǎn)生析晶。如果加熱速度很慢，則在870℃ 轉(zhuǎn)變?yōu)??－鱗石英。 (2) 在一定溫度下，穩(wěn)定相具有最小蒸汽壓。 影響因素只有溫度和壓力。 做法： (1) 將樣品加熱成液態(tài)； (2) 令其緩慢而均勻地冷卻，記錄冷卻過(guò)程中系統(tǒng)在不同時(shí) 刻的溫度數(shù)據(jù)； (3) 以溫度為縱坐標(biāo)，時(shí)間為橫坐標(biāo)，繪制成溫度－時(shí)間曲線(xiàn)， 即步冷曲線(xiàn) (冷卻曲線(xiàn) )； (4) 由若干條組成不同的系統(tǒng)的冷卻曲線(xiàn)就可以繪制出相圖。 A B L f=2 L＋ B f=1 A＋ B f=1 L＋ A f=1 f =0 E 相律應(yīng)用 必須注意 以下四點(diǎn)： 1. 相律是根據(jù)熱力學(xué)平衡條件推導(dǎo)而得，因而只能處理真實(shí) 的熱力學(xué)平衡體系。 p － 相數(shù)， p = 1 單相系統(tǒng)， p = 2 雙相系統(tǒng)， p = 3 三相系統(tǒng) 相 ：指系統(tǒng)中具有相同的 物理性質(zhì) 和化學(xué)性質(zhì)的均勻 部分。 耐火材料硅磚中的鱗石英以及所有的玻璃材料。第五章 相平衡 主要內(nèi)容 ★ 系統(tǒng)闡述相圖的基本原理 ★ 結(jié)合實(shí)際介紹相圖在無(wú)機(jī)非 金屬材料的研究和生產(chǎn)實(shí)踐 中的具體應(yīng)用。 α－石英 α－鱗石英 α－方石英 β－石英 β－鱗石英 β－方石英 γ－鱗石英 573℃ 163℃ 117℃ 870℃ 1470℃ 180～ 270℃ 但由于轉(zhuǎn)變速度慢，實(shí)際可長(zhǎng)期存在。 注： 均勻 微觀尺度上的均勻，而非一般意義上的均勻。 2. 相律表達(dá)式中的“ 2”是代表外界條件 溫度和壓強(qiáng) 。 以 Bi－ Cd為例： Cd質(zhì)量百分?jǐn)?shù)： a ,0％； b,20％； c,40％；d,75％； e,100％ a b c d e 冷卻曲線(xiàn) Bi－ Cd系統(tǒng)的相圖 Bi(s)+Cd(s) L+Bi(s) L+Cd(s) L 優(yōu)點(diǎn) ：簡(jiǎn)便，不象淬冷法那樣費(fèi)時(shí)費(fèi)力。 因?yàn)? c = 1, 根據(jù)相律 f = c－ p + 2 = 3 － p 一、水的相圖 二、一元相圖的型式 三、可逆和不可逆的多晶轉(zhuǎn)變 四、 SiO2系統(tǒng)的相圖 五、 ZrO2 系統(tǒng) 第二節(jié) 單元系統(tǒng) 蒸發(fā) 溶解 升華 A B C O C’ S L g 臨界點(diǎn) 壓 強(qiáng) 溫度 一、水的相圖 注意 ： 冰點(diǎn)： 是 一個(gè)大氣壓 下被空氣飽和的水和冰的平衡共存溫度； 三相點(diǎn) O： 是在它 自己的蒸汽壓力 ()下的 凝固點(diǎn) (℃ )。 (3) 介穩(wěn)相有向穩(wěn)定相轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)，但從動(dòng)力學(xué)角度講，轉(zhuǎn)變速度很慢，能 長(zhǎng)期保持自己的狀態(tài) 。 ?－鱗石英在加熱較快時(shí)，過(guò)熱到 1670℃ 時(shí)熔融。熔融狀態(tài)的 SiO2， 只有極其緩慢的冷卻，才會(huì)在 1713℃ 可 逆地轉(zhuǎn)變?yōu)??－方石英。 以耐火材料硅磚的生產(chǎn)和使用為例。 在 1500℃ 形成立方晶型固溶體，稱(chēng)穩(wěn)定化立方 ZrO2 熔點(diǎn)高 (2680℃ )，作耐火材料 利用導(dǎo)氧導(dǎo)電性能，作氧敏傳感器元件 利用體積效應(yīng)，對(duì)陶瓷材料進(jìn)行 相變?cè)鲰g 。 SA% = MEB/AB 100％ ； SB% = MEA/AB 100％ 相圖的作用 (1) 知道開(kāi)始析晶的溫度， 析晶終點(diǎn)，熔化終點(diǎn)的溫度； (2) 平衡時(shí)相的種類(lèi)； (3) 平衡時(shí)相的組成 ?預(yù)測(cè)瓷胎的顯微結(jié)構(gòu) ?預(yù)測(cè)產(chǎn)品性質(zhì) (4) 平衡時(shí)相的含量。 b L+A L+C A+C C+B A C B L+B T a TE E P L L p=1 f=2 熔體 4 F [D , (C)] E[H , C+(A)] E(液相消失 )[L ， A＋ C] L ?C p=2 f=1 L ?A+C p=3 f=0 4 F D L H 化合物在低溫形成高溫分解 L+A L+B A+B A C B A+C C+B E Ta Te Td 1 A B A+B A+C B+C A+B E L+A L+B 化合物存在于某一溫度范圍內(nèi) 2 四、固相中有化合物形成或分解的二元系統(tǒng)相圖 A B A+B A+C B+C L+A L+C L+B 3 升溫形成，降溫分解 C C/ D D/ E H O P 熔體 3的冷卻過(guò)程： L P +B?C p=3 f=0 L p=1 f=2 熔體 3 C [C/ , (B)] L ?B p=2 f=1 P[D/, 開(kāi)始回吸 B＋ (C)] P (液相消失 )[D ， B＋ C] B+C p=2 f=1 [H , B+A] [O , A+B] B+A p=2 f=1 B C L C→A+B 兩種類(lèi)型 ： A、 在低共熔點(diǎn)下發(fā)生 B、 在低共熔點(diǎn)以上發(fā)生 實(shí)例應(yīng)用 ： － SiO2系統(tǒng)相 圖，石 英多晶轉(zhuǎn)變溫度在低共熔點(diǎn) 1368℃ 之上， 在液相中， ?方石英 ? ?鱗石英 的轉(zhuǎn) 變溫度 1470℃ 。 舉例： 鐵鈣黃長(zhǎng)石 (Ca2FeSiAlO7)與鎂方柱石 (Ca2MgSi2O7)形成連續(xù)固溶體中間有一交點(diǎn)。 圖 1015 Al2O3SiO2系統(tǒng)相圖 2 0 0 01 8 0 01 6 0 01 4 0 01 2 0 0溫度℃S i O 2 2 0 4 0 6 0 8 0 A l 2 O 3摩 爾 ％2 0 4 0 6 0 8 0L + A l 2 O 31 7 2 3 L + S i O2E 1 1 5 9 5L + A 3 S 2 固 溶 體1 8 5 0L1 8 4 0E2A l2O3+A3S2固 溶 體A3S2固 溶 體S i O2+ A3S2固 溶 體重 量 ％2 0 5 0L + A3S2固 溶 體F (1)劃分二元分系統(tǒng)； (2)確定各無(wú)變量點(diǎn)的性質(zhì)及相間平衡； (3)應(yīng)用： 鎂質(zhì)耐火材料 配料中 MgO含量應(yīng)大于 Mg2SiO4中 MgO含量，否則配料點(diǎn)落入 Mg2SiO4－ SiO2系統(tǒng)， 開(kāi)始出現(xiàn)液相溫 度及全融溫度急劇下降，造成耐