【文章內容簡介】 。 54 55 56 前面討論的情況都是兩組分在液相時完全互溶的情況，但也有一些系統(tǒng)的兩個組分在液相時并不完全互溶，系統(tǒng)中的液相在一定溫度范圍內會分離成組成不同的兩部分，并可用機械的或物理的方法加以分離。如：油與水、酚與水的系統(tǒng)。 5. 具有液相分層的二元系統(tǒng)相圖 57 5. 具有液相分層的二元系統(tǒng)相圖 這類相圖可看做是具有低共融點的像圖上插入一個液體分相的區(qū)域CDK。液相區(qū)內等溫線的兩端表示各個溫度下互相平衡的兩個液相的組成。溫度升高兩液相溶解度均增大，其組成越來越接近， K點時組成完全一致，分層消失， K點為臨界點，其溫度為臨界溫度。 CDK之外，為液相單相區(qū)。 aC、 DE為與 A晶相平衡的液相線， bE為與 B晶相平衡的液相線。 D點為無變量點，（ LC→L D+A）即冷卻時從液相 LC析出 A晶相，同時液相 LC轉變成 LD。 58 組成為 M’的高溫熔體從 M點冷卻到狀態(tài)點 L1’是液相分層，組成為 L2’的液相出現(xiàn)， L1液相沿 KC線向 E點變化， L2液相沿 KD線向 D點變化。TD溫度時， L1液相到達 C點， L2液相到達 D點， LC液相不斷分解為 LD液相和 A晶相，三相平衡， F=0，直到 LC液相消失。系統(tǒng)溫度繼續(xù)降低，液相組成沿 D向 DE變換，并不斷析出 A晶相。 TE溫度時，在低共融點E析出 A、 B晶相。 59 金屬材料、非金屬材料的專業(yè)相圖一般都比較復雜，在分析時可以把它分解為幾個簡單的分系統(tǒng)，這些簡單的分系統(tǒng)都不會超出前面所介紹的基本類型。對復雜的二元相圖可按下述步驟進行分析： 1. 首先應了解系統(tǒng)中是否有化合物，化合物是一致熔融、不一致熔融，還是在固相中生成或分解，以及系統(tǒng)中有沒有固溶體形成，物質是否有多晶轉變等。總之，先要了解系統(tǒng)中各種物質的性質。 2. 以一致熔融二元化合物的等組分線為界線，把復雜系統(tǒng)分解為若干個簡單的分二元系統(tǒng)。 3. 分析各分二元系統(tǒng)中點、線、區(qū)所表達的相平衡關系。 4. 分析熔體的冷卻析晶過程或混合物的加熱過程。應用杠桿規(guī)則計算系統(tǒng)中成平衡的兩相相對數量或百分含量。 三、二元系統(tǒng)專業(yè)相圖 60 ? （一）分析方法和規(guī)律 ? 首先在 組成坐標 上尋找形成的 化合物 ，判斷化合物性質。 ? 根據： 若化合物 等組成線與液相線 相交 ? 判斷：一致熔融 化合物 ? 根據： 若化合物 等組成線與等溫線 相交 ? 判斷 ： 不一致熔融 化合物 61 ? （二） Al2O3SiO2系統(tǒng) ? 存在一個化合物：3Al2O32SiO2( A3S2 ） ? 組成： 72wt%Al2O3， 28wt%SiO2 ? 60mol%Al2O3 ? 40mol%SiO2 ? 在 A3S2的晶格中可溶于少量Al2O3（約 3mol％）形成固溶體。 62 ? ? A3S2為一致熔化合物（試樣純度高變并防止 SiO2揮發(fā)）， A3S2熔點為 1850℃ 。 63 ? ? 對鋁、硅質耐火材料的研究和生產具有指導意義 ? 1．硅鋁質耐火材料分類及相應礦物組成 ? 2． Al2O3含量對硅鋁質耐火材料性能的影響 根據杠桿規(guī)則， 在 1595℃ 以下，若石英中加入 1％的Al2O3， 就會產生 ％的液相，使硅磚的耐火度大大降低。 ? 3．由組成估計其液相量 ? 4．由液相線的傾斜程度，判斷液相量隨溫度變化 的情況 64 （三） CaOSiO2系統(tǒng) ? 1. 判斷化合物 ? 存在四個化合物，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。 一致熔融化合物 CS(硅灰石） 1544℃ ； C2S 2130℃ 不一致熔融化合物 C3S2 （硅鈣石） 1464℃ 分解；形成 L+α C2S C3S1250℃ 分解形成 α C2S + CaO 2150℃ 分解形成 L+ CaO 65 ? 2. 晶型轉變 SiO CS、 C2S ? 3. 分析方法 以一致熔融化合物等組成線為界，分析簡單系統(tǒng) 分系統(tǒng)： SiO2－ CS 、 CS － C2S、 C2S－ CaO ? ⑴ 若以 SiO CaO二組分配料，要求產品中含有 C2S、 C3S，且 C3S含量較高，應配料在何處？ 在 C2S和 C3S之間靠近 C3S的區(qū)域。 66 ? ⑵ 以此配料一定能得到預期產物嗎？為什么？ ? 不一定，因為 C3S在 1250℃ 和 2150℃ 下發(fā)生分解，因此要得到預期產物，必須在 2150℃ 下保溫，而且在低溫下急冷 ? ⑶ 若采用急冷，對水泥熟料有何影響？為什么？ ? C2S在低溫時存在 γC2S 和 βC2S ，兩者都為島狀結構，但配位數不同， βC2S存在 6配位和 8配位，活性高，易水化，因此工藝上采用急冷的方式。 67 ? 一 . 三元系統(tǒng)相圖表示方法 ? 二 . 濃度三角形的性質 ? 三 . 三元相圖的基本類型 ? 四 . 三元系統(tǒng)專業(yè)相圖 ? 五 .本章小結 167。 三元系統(tǒng) 68 三元系統(tǒng)是包括三個獨立組元的系統(tǒng)，即 C=3，比二元系統(tǒng)復雜的多。對于三元凝聚系統(tǒng)，其相律可寫成 F=C+P+1=4P。 當 Pmin=1時， Fmax=3； (T, X1， X2) Fmin=0時， Pmax=4。 即在三元系統(tǒng)中，最多可以四相平衡共存，四相平衡時為無變量過程；系統(tǒng)的最大自由度數為 3，這三個獨立變量是溫度和三組元中任意兩個組元的濃度。 由于有三個變量，用平面圖形已無法表達，所以三元系統(tǒng)相圖采用空間中的三方棱柱體表示。三棱柱的底面三角形表示三元系統(tǒng)的組成，三棱柱的高是溫度坐標。 1. 三元系統(tǒng)概述及組成表示法 69 三元系統(tǒng)的組成通常用一個每條邊被均分為 100等分的等邊三角形來表示，這種等邊三角形稱為組成三角形，也稱濃度三角形或吉普斯三角形，圖示。 濃度三角形的三個頂點分別表示三個純組元，即頂點ABC分別表示組元 A、 B和 C的組成為 100%。此三角形的每一條邊表示二元系統(tǒng)中兩個組元的相對含量。三角形內任意一點表示含有 A、 B和 C三組元的某個三元系統(tǒng)組成。 1. 三元系統(tǒng)概述及組成表示法 70 圖中組成三角形中 M點，經 M引三條線分別平行于三角形的三條邊，構成三個等邊小三角形△ aaa、△ bbb、 △ ccc。這三個等邊小三角形位于等邊大三角形內，九條邊總和正好等于大三角形的三條邊之和，而且a+b+c=AC=BC=AB。可見在三角形內任意一點都有對應的 a、 b、 c三個值來表示且這三個值之和是定值，等于三角形的一邊長。因此，可以用這三個小三角形的邊長 a、b、 c來表示三角形內任一點的含量。把三角形一邊 100等分，則 M點就可以用同一單位來度量， a表示 M組成點的 A含量， b表示 M組成點的 B含量， c表示 M組成點的 C含量，a+b+c=100% 71 72 3. 雙線法確定三元組成 已知某個三元系統(tǒng)在濃度三角形內的組成點位置，其組成可以通過雙線法，即 M點引三角形任意兩邊的平行線，根據它們在三條邊上的交點來確定。 M點的組成可以在一條邊上表示出來。 73 74 ? 給定配料： A 20%, B 30% ,C 50%,尋找組成點 N ? 通過 M點作平行于三角形兩條邊的直線，根據其在第三條邊上所得截線來表示。 ? A%=KJ ? B%=CK ? C%=BJ 75 二 . 濃度三角形的性質 ? 1. 等含量規(guī)則 ? 2. 等比例規(guī)則 ? 3. 背向線規(guī)則 ? 4. 杠桿規(guī)則 ? 5. 重心規(guī)則 76 ? 1. 等含量規(guī)則（平行線規(guī)則） 在濃度三角形中，平行于一條邊的直線上所有各點的組成中含對面頂點組元的量相等。圖中， MN線平行于 AB邊，因此 MN線上的 Q、 P、 R等各點中含 C組元的量相等都為 c%，變化的只是 A、 B的含量。 77 ? 從濃度三角形某個頂點向其對邊做射線，線上所有各點的組成中含其他兩個組分的量比例不變。圖通過頂點 C向對邊 AB作射線 CD， CD線上各點 A、 B、 C三組分的含量皆不同，但A與 B含量的比值是不變的，都等于 BD:AD。 78 ? 證明：在 CD連線上任意一點 O，作 BC和 AC邊的平行線，所截取的線為 BF和 AE分別表示 A的含量 a和B的含量 b，即： ? 即在 CD線上， A、 B含量比 a/b都等于 BD/AD，為定值。 79 80 在濃度三角形中，一個三元系統(tǒng)的組成點越靠近某個頂點，該頂點所代表的組元的含量就越高；反之，組成點越遠離某個頂點，系統(tǒng)中該頂點組元的含量就越少。如： 在 ABC系統(tǒng)中的 M點液相，若析出 C，則液相組成必定沿著 CM連線的延長線向著背離 C的方向變化。 3. 背向性規(guī)則 81 82 83 設有兩個三元混合物的組成為 M和 N，其質量分別為 m和 n，則混合后的新混合物的組成點 P，一定落在 MN連線上，且有下列關系： 84 ? 例：在圖 中，若已知混合物 M1的質量G1=100kg，混合物 M2的質量 G2=200kg，將M1和 M2混合成新混合物 M，求 M點的位置。 85 A B C M1 M2 M 86 5. 重心規(guī)則 三個三元混合物生成一個新的混合物時，系統(tǒng)中出現(xiàn)四相平衡共存。三元系統(tǒng)中的最大平衡相數是四個。處理四相平衡問題，采用重心規(guī)則。 處于平衡的四相組成分別為 MNQ和 P，這四個相點的相對位置可能存在三種配置方式，重心規(guī)則包括：重心位置規(guī)則、交叉位置規(guī)則和共軛位置規(guī)則。 87 （ 1）重心位置規(guī)則 把 M、 N、 Q三相混合，要得到新相點 P，可采用以下方法：根據杠桿規(guī)則先將 M和 N混合成 S， S相的組成必定在 MN連線上，且在 M和 N之間，具體位置要根據 M、 N的相對數量而定，接著把 S和 Q混合得到 P相。即 M+N=S， S+Q=P。綜合兩式，所以M+N+Q=P，即重心位置規(guī)則，含義為 P相可以通過 M、 N、 Q三相合成而得， P相的數量等于 M、 N、 Q三相數量總和， P相的組成點處于 M、 N、 Q三相所構成的三角形內，其確切位置可用杠桿規(guī)則分布求得。 88 （ 2）交叉位置規(guī)則 若新相 P點的位置不在 M、 N、 Q 所形成的三角形內，而是在三角形某邊的外側，且在其他兩邊的延長線所夾的范圍內，稱為 交叉位置 。圖中， P點在三角形 MNQ外， MN的一側。根據杠桿規(guī)則，由 M和 N可合成得 T相，由 P和Q也可合成得 T相，即 M+N=T， P+Q=T。綜合兩式得到： P+Q=M+N 該式稱為交叉位置規(guī)則 ，含義為 P和 Q可以合成得到 M和 N相。 89