【正文】 素有那些？生產(chǎn)上可以來用什么措施來提高或降低粘土的可塑性以滿足成形工藝的需要？解：當(dāng)粘土與適當(dāng)?shù)乃旌暇鶆蛑瞥赡鄨F(tuán)，該泥團(tuán)受到高于某一個(gè)數(shù)值剪應(yīng)力作用后，可以塑造成任何形狀，當(dāng)去處應(yīng)力泥團(tuán)能保持其形狀，這種性質(zhì)稱為可塑性。影響因素有：，礦物組成不同，顆粒間的作用力也不同。,陽離子的電價(jià)越高可塑性越好。，顆粒越細(xì)，比表面積越大，顆粒間的接觸點(diǎn)越多，則可塑性增加。生產(chǎn)上可以增大礦物組分的比表面積來增大電細(xì)管力，從而增大可塑性；也可增大或減小吸附的陽離子的電價(jià)，從而改變粘土可塑性；或者將礦物的顆粒減小增大接觸點(diǎn)來增大粘土的可塑性；第六章答案61略。62什么是吉布斯相律？它有什么實(shí)際意義？解：相律是吉布斯根據(jù)熱力學(xué)原理得出的相平衡基本定律，又稱吉布斯相律，用于描述達(dá)到相平衡時(shí)系統(tǒng)中自由度數(shù)與組分?jǐn)?shù)和相數(shù)之間的關(guān)系。一般形式的數(shù)學(xué)表達(dá)式為F＝C－P＋2。其中F為自由度數(shù)，C為組分?jǐn)?shù)，P為相數(shù)，2代表溫度和壓力兩個(gè)變量。應(yīng)用相率可以很方便地確定平衡體系的自由度數(shù)。63固體硫有兩種晶型，即單斜硫、斜方硫，因此，硫系統(tǒng)可能有四個(gè)相，如果某人實(shí)驗(yàn)得到這四個(gè)相平衡共存，試判斷這個(gè)實(shí)驗(yàn)有無問題？解：有問題，根據(jù)相律，F(xiàn)=CP+2=1P+2=3P，系統(tǒng)平衡時(shí)，F(xiàn)=0，則P=3，硫系統(tǒng)只能是三相平衡系統(tǒng)。　　圖61　　　　　　　　　　　　　圖6264如圖61是鈣長(zhǎng)石（CaAl2Si2O）的單元系統(tǒng)相圖，請(qǐng)根據(jù)相圖回解：（1）六方、正交和三斜鈣長(zhǎng)石的熔點(diǎn)各是多少？（2）三斜和六方晶型的轉(zhuǎn)變是可逆的還是不可逆的？你是如何判斷出來的？（3）正交晶型是熱力學(xué)穩(wěn)定態(tài)？還是介穩(wěn)態(tài)？解：（1）六方鈣長(zhǎng)石熔點(diǎn)約1300℃（B點(diǎn)），正鈣長(zhǎng)石熔點(diǎn)約1180℃（C點(diǎn)），三斜鈣長(zhǎng)石的熔點(diǎn)約為1750℃（A點(diǎn)）。（2）三斜與六方晶型的轉(zhuǎn)變是可逆的。因?yàn)榱骄图訜岬睫D(zhuǎn)變溫度會(huì)轉(zhuǎn)變成三斜晶型，而高溫穩(wěn)定的三斜晶型冷卻到轉(zhuǎn)變溫度又會(huì)轉(zhuǎn)變成六方晶型。（3）正交晶型是介穩(wěn)態(tài)。65圖62是具有多晶轉(zhuǎn)變的某物質(zhì)的相圖，其中DEF線是熔體的蒸發(fā)曲線。KE是晶型I的升華曲線；GF是晶型II的升華曲線；JG是晶型III的升華曲線，回答下列問題：（1）在圖中標(biāo)明各相的相區(qū)，并寫出圖中各無變量點(diǎn)的相平衡關(guān)系；（2）系統(tǒng)中哪種晶型為穩(wěn)定相？哪種晶型為介穩(wěn)相？（3）各晶型之間的轉(zhuǎn)變是可逆轉(zhuǎn)變還是不可逆轉(zhuǎn)變？解：（1）KEC為晶型Ⅰ的相區(qū)，EFBC過冷液體的介穩(wěn)區(qū)，AGFB晶型Ⅱ的介穩(wěn)區(qū)，JGA晶型Ⅲ的介穩(wěn)區(qū)，CED是液相區(qū)，KED是氣相區(qū)；（2）晶型Ⅰ為穩(wěn)定相，晶型Ⅱ、Ⅲ為介穩(wěn)相；因?yàn)榫廷颉ⅱ蟮恼羝麎焊哂诰廷竦?，即它們的自由能較高，有自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂赡茌^低的晶型Ⅰ的趨勢(shì)；（3）晶型Ⅰ轉(zhuǎn)變?yōu)榫廷颉ⅱ笫菃蜗虻?，不可逆的，多晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)的溫度高于兩種晶型的熔點(diǎn)；晶型Ⅱ、Ⅲ之間的轉(zhuǎn)變是可逆的，雙向的，多晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)溫度低于Ⅱ、Ⅲ的熔點(diǎn)。66在SiO2系統(tǒng)相圖中，找出兩個(gè)可逆多晶轉(zhuǎn)變和兩個(gè)不可逆多晶轉(zhuǎn)變的例子。解：可逆多晶轉(zhuǎn)變：β石英←→α石英α石英←→α鱗石英不可逆多晶轉(zhuǎn)變：β方石英←→β石英γ鱗石英←→β石英67C2S有哪幾種晶型？在加熱和冷卻過程中它們?nèi)绾无D(zhuǎn)變？βC2S為什么能自發(fā)地轉(zhuǎn)變成γC2S？在生產(chǎn)中如何防止βC2S轉(zhuǎn)變?yōu)棣肅2S？解：C2S有、四種晶型，它們之間的轉(zhuǎn)變?nèi)缬覉D所示。由于βC2S是一種熱力學(xué)非平衡態(tài)，沒有能穩(wěn)定存在的溫度區(qū)間，因而在相圖上沒有出現(xiàn)βC2S的相區(qū)。C3S和βC2S是硅酸鹽水泥中含量最高的兩種水硬性礦物，但當(dāng)水泥熟料緩慢冷卻時(shí)，C3S將會(huì)分解，βC2S將轉(zhuǎn)變?yōu)闊o水硬活性的γC2S。為了避免這種情況的發(fā)生，生產(chǎn)上采取急冷措施，將C3S和βC2S迅速越過分解溫度或晶型轉(zhuǎn)變溫度，在低溫下以介穩(wěn)態(tài)保存下來。68今通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得如圖63所示的各相圖，試判斷這些相圖的正確性。如果有錯(cuò)，請(qǐng)指出錯(cuò)在何處？并說明理由。圖63解：第一圖錯(cuò)，B組元有一個(gè)固定的熔點(diǎn)，因此液相線和固相線在B側(cè)應(yīng)交于一點(diǎn)。第二圖錯(cuò)，A、B組元具有一個(gè)低共熔點(diǎn)，因此A、B的兩條液相線應(yīng)交于一點(diǎn)。第三圖錯(cuò)，析晶過程中，達(dá)到共熔點(diǎn)后，系統(tǒng)進(jìn)入低共熔過程，從液相中析出固溶體α、β，系統(tǒng)進(jìn)入三相平衡狀態(tài)，系統(tǒng)的溫度不能變，因此中間的那條線應(yīng)與AB平行。第四圖錯(cuò)，具有低共熔點(diǎn)的有限固溶體二元系統(tǒng)相圖中γ固溶體不可能存在。第五圖錯(cuò)，具有轉(zhuǎn)熔點(diǎn)的有限固溶體二元系統(tǒng)相圖中γ固溶體不可能存在。69根據(jù)圖64所示的二元系統(tǒng)相圖回解：（1）注明各相區(qū)；（2）寫出無變量點(diǎn)的性質(zhì)及其相平衡關(guān)系；（3）寫出M1和M2熔體的平衡冷卻析晶過程；（4）計(jì)算從熔體剛冷至TP溫度及離開TP溫度時(shí)系統(tǒng)中存在各相的百分含量。解：（1）相區(qū)如圖所示：（2）轉(zhuǎn)熔點(diǎn)P：低共熔點(diǎn)E：（3）液：固：圖64液：固：（4）點(diǎn)，剛到時(shí)離開時(shí)，點(diǎn)，剛到時(shí)離開時(shí)，610圖65為具有一個(gè)不一致熔融化合物的二元系統(tǒng)，在低共熔點(diǎn)E發(fā)生如下析晶的過程：LA＋AmBn。E點(diǎn)B含量為20％，化合物AmBn含B量為64％，今有C1和C2兩種配料，其配料點(diǎn)分置于E點(diǎn)兩側(cè)。，且在達(dá)低共熔點(diǎn)溫度前的冷卻析晶過程中，從該二配料中析出的初晶相含量相等。試計(jì)算C1和C2的組成。圖65解：設(shè)A－B二元相圖中組成以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示。和兩種配料量均為G（kg）。據(jù)題意，初相在低共溶點(diǎn)前析出，則和二配料組成必在AP之間（若在PB之間，初相比在轉(zhuǎn)熔點(diǎn)P前析出）。又該二配料組成不同，而析出的初相含量相等，可知二配料點(diǎn)一定分置于低共溶點(diǎn)E兩側(cè)，析出初相分別為和A。設(shè)含B的量為x%,含B量為y%,則根據(jù)桿杠規(guī)則可以建立下面方程：解聯(lián)立方程，得x=26%,y=%。所以，組成為含B的量26%，%611圖66是一個(gè)未完成的具有一個(gè)不一致熔化合物并形成固溶體的二元系統(tǒng)相圖。請(qǐng)根據(jù)已給出的諸點(diǎn)完成此相圖的草圖。解：草圖如下：圖66612已知A和B兩組成構(gòu)成具有低共熔點(diǎn)的有限固溶體的二元系統(tǒng)。試根據(jù)下列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制粗略相圖。已知A的熔點(diǎn)為1000℃，B熔點(diǎn)為700℃。含B為25mol％的試樣在500℃完全凝固，％初晶相SA（B）％（SA（B）＋SB（A））共生體。含B為50mol％的試樣在同一溫度下凝固完畢，其中含40mol％初晶相SA（B）和60mol％（SA（B）＋SB（A））共生體，而SA（B）相總量占晶相總量的50％。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均在達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)測(cè)定。解：因a、b點(diǎn)溫度及低共熔溫度已知，欲繪此相圖之草圖，關(guān)鍵是求出C、E、D三點(diǎn)之組成。由于二個(gè)試樣析出初晶相均為，且在同一溫度下凝固完畢（此溫度顯然即低共熔溫度，可知該二試樣的組成必都落在CE間。設(shè)C點(diǎn)含B量為x,E點(diǎn)含B量為z。根據(jù)題意借助杠桿規(guī)則可以獲得下面關(guān)系式。解上述聯(lián)立方程，得x=,y=,z=,據(jù)此，,。這樣相圖中C、E、D位置可以找到，從而繪出相圖的草圖如下：613根據(jù)Al2O3－SiO2系統(tǒng)相圖說明：（1）鋁硅質(zhì)耐火材料：硅磚（含SiO2＞98％）、粘土磚（含Al2O335％～50％）、高鋁磚（含Al2O360％～90％）、剛玉磚（含Al2O3＞90％）內(nèi)，各有哪些主要的晶相？（2）為了保持較高的耐火度，在生產(chǎn)硅磚時(shí)應(yīng)注意什么？（3）若耐火材料出現(xiàn)40％的液相便軟化不能使用，試計(jì)算含40mol％Al2O3的粘土磚的最高使用溫度。解：（1）硅磚（含SiO298%）主要晶相：SiO2Al2032SiO3固溶體（莫來石），粘土磚（含Al20335～50%）主要晶相：SiOA3S2，高鋁磚（含Al20360～90%）主要晶相：60～72%A3S272～90%Al20A3S2。（2）為了保持硅磚的耐火度，要嚴(yán)格防止原料中混如Al203。SiO2熔點(diǎn)為1723℃，SiO2液相很陡，加入少量的Al203后，硅磚中會(huì)產(chǎn)生大量的液相，SiO2的熔點(diǎn)劇烈下降。如加入1wt%Al203，在低共熔點(diǎn)（1595℃）時(shí)產(chǎn)生的液相量為1/=%，會(huì)使硅磚的耐火度大大下降；（3）根據(jù)相圖，當(dāng)出現(xiàn)40%液相時(shí)，由桿杠規(guī)則可知，得x=,在相圖中作出析晶路線，可以估計(jì)出粘土磚的最高溫度約為1670℃。Al2O3－SiO2系統(tǒng)相圖614根據(jù)CaO－SiO2系統(tǒng)相圖回答下列問題：（1）若以含CaO80％的熔體1000g冷卻到2150℃以后（溫度即將離開2150℃時(shí)），會(huì)獲得何種產(chǎn)物？這些產(chǎn)物的量各為多少？（2）若以CaO、SiO2二組元配料，加熱至熔融后再冷卻，要求產(chǎn)物中只有C2S和C3S，則配料范圍應(yīng)選在哪里？若平衡冷卻能達(dá)到目的嗎？為什么？應(yīng)采取什么措施？解：CaO－SiO2系統(tǒng)如下：CaO－SiO2系統(tǒng)相圖（1）根據(jù)上圖，可知，含CaO80％的熔體1000g冷卻到即將離開轉(zhuǎn)熔點(diǎn)M時(shí)（2150℃），產(chǎn)物為C3S和CaO，根據(jù)桿杠規(guī)則可知：C3S為，CaO為。（2）若要求產(chǎn)物中只有C2S和C3S，據(jù)相圖可知，配料范圍應(yīng)選在含CaO65%～74%之間。平衡冷卻不能達(dá)到目的，因?yàn)槠胶饫鋮s得到的是C2S和CaO，為使產(chǎn)物只有C2S和C3S，應(yīng)在溫度降至1250℃急冷。615在CaO－SiO2和Al2O3－SiO2系統(tǒng)中，SiO2的液相線都很陡，解釋為什么在硅磚生產(chǎn)中可摻入少量CaO做礦化劑不會(huì)降低硅磚的耐火度，而在硅磚中卻要嚴(yán)格防止混入Al2O3，否則便會(huì)使硅磚耐火度大大下降。解：SiO2中加入少量的CaO，在低共熔點(diǎn)1436℃時(shí)，液相量為2/37=%，液相量增加不多，不會(huì)降低硅磚的耐火度，故可加少量CaO作礦化劑。616加熱粘土礦物高嶺石（Al2O32SiO22H2O）至600℃時(shí)，高嶺石分解為水蒸氣和Al2O32SiO2，繼續(xù)加熱到1595℃時(shí)會(huì)發(fā)生什么變化？在該溫度下長(zhǎng)時(shí)間保溫達(dá)到平衡，系統(tǒng)的相組成如何？當(dāng)系統(tǒng)生成40％液相時(shí)，應(yīng)達(dá)到什么溫度？在什么溫度下該粘土完全熔融？解：Al2O32SiO2H2OAl2O32SiO2+H2OAl2O32SiO2相圖中SiO2%=33%mol（1）加熱到1595℃時(shí)，生成A3S2（2）1595℃長(zhǎng)時(shí)間保溫，系統(tǒng)中為液相和A3S2，L%==%（3）完全熔融即固相完全消失，應(yīng)為33%直線與液相線交點(diǎn)處溫度。617將含有MgO和Al2O3的熔體冷卻到一定溫度，然后濾去析出的晶體并對(duì)剩下的液相進(jìn)行分析，得知液相中含MgO為65％，而且知道液相量是物系總量的70％，求原始熔體的組成。解：％；％618指出圖67所示一些三元系統(tǒng)相圖中的錯(cuò)誤，并說明理由。解：（a）此相圖上等界線相應(yīng)的連線可將圖面劃分成五個(gè)副三角形，但是只有四個(gè)無變量點(diǎn)，這是不可能的。事實(shí)上三元化合物XYZ的初晶區(qū)不可能延伸到Y(jié)Z邊上。圖67619請(qǐng)劃分圖68所示四個(gè)相圖中的副三角形。圖68解：如下圖所示620在濃度三角形中畫出下列配料的組成點(diǎn)的位置。M：A＝10％、B＝70％、C＝20％；N：A＝10％、B＝20％、C＝70％；P：A＝70％、B＝20％、C＝10％。若將3kgM、2kgN和5kgP混合，試根據(jù)杠桿規(guī)則用作圖法找出新配料Q的組成點(diǎn)位置。解：如圖所示621圖69是最簡(jiǎn)單的三元系統(tǒng)投影圖，圖中等溫線從高溫到低溫的次序是：t5＞t4＞t3＞t2＞t1，根據(jù)此投影圖回解：（1）三個(gè)組元A、B、C熔點(diǎn)的高低次序是怎樣排列的？（2）各液相面的陡勢(shì)排列如何？哪個(gè)最陡？哪個(gè)最平坦？（3）指出組成為65％A、15％B、20％C的熔體在什么溫度下開始析晶？析晶過程怎樣？（表明液、固相組成點(diǎn)的變化及結(jié)晶過程各階段中發(fā)生的變化過程）解：（1）熔點(diǎn)：TB＞TA＞TC（2）B最陡，C次之，A最平坦；（3）如圖所示，在M點(diǎn)所在的溫度下開始析晶，析晶過程如下：圖69　　　　　　　　　圖610622圖610為ABC三元系統(tǒng)相圖，根據(jù)此相圖：（l）判斷化合物K和D的性質(zhì)；（2）標(biāo)出各條界線上的溫度下降方向；（3）劃分副三角形；（4）判斷各無變量點(diǎn)的性質(zhì)，并寫出相平衡關(guān)系式。解：（1）K為一致熔融三元化合物；D為一致熔融二元化合物。（2）如圖所示。（3）如圖所示。（4）無變量點(diǎn)M、N、O、P均為低共熔點(diǎn)，向平衡關(guān)系如下：MNOP623試分析圖611上配料點(diǎn)3的結(jié)晶過程，寫出結(jié)晶過程的相平衡表達(dá)式（表明液、固相組成點(diǎn)的變化及結(jié)晶過程各階段系統(tǒng)中發(fā)生的相變化和自由度數(shù)的變化）。解：1點(diǎn)冷卻析晶過程：2點(diǎn)冷卻析晶過程：3點(diǎn)冷卻析晶過程：圖611　　　　　　　　　　　　圖612624圖612所示為生成一個(gè)三元化合物的三元系統(tǒng)相圖。（1）判斷三元化合物N的性質(zhì)；（2）標(biāo)出界線上的溫降方向（轉(zhuǎn)熔界線用雙箭頭）；（3）指出無變量點(diǎn)K、L、M的性質(zhì)，并寫出相平衡方程；（4）分析點(diǎn)l、2的結(jié)晶過程，寫出結(jié)晶過程的相平衡表達(dá)式。解：（1）N為不一致熔融三元化合物（2）如圖所示（3）副△ACN對(duì)應(yīng)M低共熔點(diǎn)副△BCN對(duì)應(yīng)L低共熔點(diǎn)副△ABN對(duì)應(yīng)K單轉(zhuǎn)熔點(diǎn)（4）1的結(jié)晶過程：2的結(jié)晶過程：625根據(jù)圖613三元系統(tǒng)相圖：（1）判斷無變量點(diǎn)E、P的性質(zhì)，并寫出相平衡關(guān)系式；（2）分析熔體MM2和M3的冷卻析晶過程，并總結(jié)判斷結(jié)晶產(chǎn)物和結(jié)晶結(jié)束點(diǎn)的規(guī)則；（3）加熱組成為M4的混合物，將于什么溫度出現(xiàn)液相？在該溫度下出現(xiàn)的最大液相量是多少？在什么溫度下完全熔融？寫出其加熱過程相平衡表達(dá)式。解：（1）E為低共熔點(diǎn)P為單轉(zhuǎn)熔點(diǎn)（2）①熔體M1的冷卻析晶過程：②熔體M2的冷卻析晶過程：③熔體M3的冷卻析晶過程：熔體組成點(diǎn)所在副三角形三個(gè)頂點(diǎn)所代表的晶相違結(jié)晶產(chǎn)物；三晶相對(duì)應(yīng)的初晶區(qū)所包圍的無變量點(diǎn)為結(jié)晶結(jié)束點(diǎn)。（3）加熱組成為M4的混合物，將于E點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度出現(xiàn)液相。在該溫度下出現(xiàn)的最大液相量為，在M4點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度下完