【正文】 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(yáng)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(lái)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(yáng)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(lái)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(wú)問(wèn)題？解：有問(wèn)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(lái)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(wèn)題：（1）在圖中標(biāo)明各相的相區(qū)，并寫(xiě)出圖中各無(wú)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(guò)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?、Ⅲ的蒸汽壓高于晶型Ⅰ的，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(guò)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(méi)有能穩(wěn)定存在的溫度區(qū)間，因而在相圖上沒(méi)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(wú)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(guò)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(lái)。68今通過(guò)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(shuō)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(guò)程中，達(dá)到共熔點(diǎn)后，系統(tǒng)進(jìn)入低共熔過(guò)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(xiě)出無(wú)變量點(diǎn)的性質(zhì)及其相平衡關(guān)系；（3）寫(xiě)出M1和M2熔體的平衡冷卻析晶過(guò)程；（4）計(jì)算從熔體剛冷至TP溫度及離開(kāi)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(kāi)時(shí)，點(diǎn)，剛到時(shí)離開(kāi)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(guò)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(guò)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(shuō)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(lái)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(wèn)題：（1）若以含CaO80％的熔體1000g冷卻到2150℃以后（溫度即將離開(kāi)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(kāi)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(shuō)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(wú)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(huà)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(kāi)始析晶？析晶過(guò)程怎樣？（表明液、固相組成點(diǎn)的變化及結(jié)晶過(guò)程各階段中發(fā)生的變化過(guò)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(kāi)始析晶，析晶過(guò)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(wú)變量點(diǎn)的性質(zhì)，并寫(xiě)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(wú)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(guò)程，寫(xiě)出結(jié)晶過(guò)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(guò)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(guò)程：2點(diǎn)冷卻析晶過(guò)程：3點(diǎn)冷卻析晶過(guò)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(wú)變量點(diǎn)K、L、M的性質(zhì)，并寫(xiě)出相平衡方程；（4）分析點(diǎn)l、2的結(jié)晶過(guò)程，寫(xiě)出結(jié)晶過(guò)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(guò)程：2的結(jié)晶過(guò)程：625根據(jù)圖613三元系統(tǒng)相圖：（1）判斷無(wú)變量點(diǎn)E、P的性質(zhì)，并寫(xiě)出相平衡關(guān)系式；（2）分析熔體MM2和M3的冷卻析晶過(guò)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(xiě)出其加熱過(guò)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(guò)程：②熔體M2的冷卻析晶過(guò)程：③熔體M3的冷卻析晶過(guò)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(wú)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)的溫度下完全熔融。加熱過(guò)程相平衡表達(dá)式：圖613　　　　　　　　　　　　　圖614