习题及答案无机材料科学基础

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时间:2018-12-23

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1、第六章 相平衡和相图   6-1名词解释   相组元数 独立组元数 自由度 相图 相平衡 凝聚系统 介稳平衡 无变量点 可逆多晶转变 不可逆多晶转变 一级变体间转变 二级变体间转变 一致熔融化合物 不一致熔融化合物 共熔界线 转熔界线 连线规则 切线规则 低共熔点(三升点) 单转熔点(双升点) 双转熔点(双降点) 液相独立析晶   6-2什么是吉布斯相律?它有什么实际意义?   6-3固体硫有两种晶型,即单斜硫、斜方硫,因此,硫系统可能有四个相,如果某人实验得到这四个相平衡共存,试判断这个实验有无问题?                      图6-1        

2、                        图6-2   6-4如图6-1是钙长石(CaAl2Si2O)的单元系统相图,请根据相图回答:(1)六方、正交和三斜钙长石的熔点各是多少?(2)三斜和六方晶型的转变是可逆的还是不可逆的?你是如何判断出来的?(3)正交晶型是热力学稳定态?还是介稳态?   6-5图6-2是具有多晶转变的某物质的相图,其中DEF线是熔体的蒸发曲线。KE是晶型I的升华曲线;GF是晶型II的升华曲线;JG是晶型III的升华曲线,回答下列问题:(1)在图中标明各相的相区,并写出图中各无变量点的相平衡关系;(2)系统中哪种晶型为稳定相?哪种晶型为介稳相?

3、(3)各晶型之间的转变是可逆转变还是不可逆转变?   6-6在SiO2系统相图中,找出两个可逆多晶转变和两个不可逆多晶转变的例子。   6-7C2S有哪几种晶型?在加热和冷却过程中它们如何转变?β-C2S为什么能自发地转变成γ-C2S?在生产中如何防止β-C2S转变为γ-C2S?   6-8今通过实验测得如图6-3所示的各相图,试判断这些相图的正确性。如果有错,请指出错在何处?并说明理由。图6-3   6-9根据图6-4所示的二元系统相图回答:(1)注明各相区;(2)写出无变量点的性质及其相平衡关系;(3)写出M1和M2熔体的平衡冷却析晶过程;(4)计算从熔体刚冷至TP

4、温度及离开TP温度时系统中存在各相的百分含量。    6-10图6-5为具有一个不一致熔融化合物的二元系统,在低共熔点E发生如下析晶的过程:LA+AmBn。E点B含量为20%,化合物AmBn含B量为64%,今有C1和C2两种配料,其配料点分置于E点两侧。已知C1中B含量是C2中B含量的1.5倍,且在达低共熔点温度前的冷却析晶过程中,从该二配料中析出的初晶相含量相等。试计算C1和C2的组成。                                   图6-4                                 图6-5   6-11图6-6是一个未完

5、成的具有一个不一致熔化合物并形成固溶体的二元系统相图。请根据已给出的诸点完成此相图的草图。图6-6        6-12已知A和B两组成构成具有低共熔点的有限固溶体的二元系统。试根据下列实验数据绘制粗略相图。已知A的熔点为1000℃,B熔点为700℃。含B为25mol%的试样在500℃完全凝固,其中含73.3mol%初晶相SA(B)和26.7mol%(SA(B)+SB(A))共生体。含B为50mol%的试样在同一温度下凝固完毕,其中含40mol%初晶相SA(B)和60mol%(SA(B)+SB(A))共生体,而SA(B)相总量占晶相总量的50%。实验数据均在达到平衡状

6、态时测定。   6-13根据Al2O3-SiO2系统相图说明:(1)铝硅质耐火材料:硅砖(含SiO2>98%)、粘土砖(含Al2O335%~50%)、高铝砖(含Al2O360%~90%)、刚玉砖(含Al2O3>90%)内,各有哪些主要的晶相?(2)为了保持较高的耐火度,在生产硅砖时应注意什么?(3)若耐火材料出现40%的液相便软化不能使用,试计算含40mol%Al2O3的粘土砖的最高使用温度。   6-14根据CaO-SiO2系统相图回答下列问题:(1)若以含CaO80%的熔体1000g冷却到2150℃以后(温度即将离开2150℃时),会获得何种产物?这些产物的量各为多

7、少?(2)若以CaO、SiO2二组元配料,加热至熔融后再冷却,要求产物中只有C2S和C3S,则配料范围应选在哪里?若平衡冷却能达到目的吗?为什么?应采取什么措施?   6-15在CaO-SiO2和Al2O3-SiO2系统中,SiO2的液相线都很陡,解释为什么在硅砖生产中可掺入少量CaO做矿化剂不会降低硅砖的耐火度,而在硅砖中却要严格防止混入Al2O3,否则便会使硅砖耐火度大大下降。   6-16加热粘土矿物高岭石(Al2O3·2SiO2·2H2O)至600℃时,高岭石分解为水蒸气和Al2O3·2SiO2,继续加热到1595℃时会发生什么变

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