相图基础(武汉科技大学) (1)

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1、1相图应用2重点内容：一、相平衡理论基础1、二元系统（固溶体、二液区）2、三元系统（固面图、等温截面图、等组成截面图）二、相平衡应用技术1、CaO-Al2O3-SiO2系统2、MgO-Al2O3-SiO2系统3、CaO-MgO-SiO2系统4、非均一异相平衡体系5、多元体系转换三元系统3教材：《相图分析及应用》陈树江，田凤仁，李国华等参考书：1《怎样看硅酸盐相图》，沈鹤年2《相图：原理、计算及在冶金中的应用》，张圣弼3《相平衡和相图基础》，顾菡珍，叶于浦编著4《高温相平衡与相图》，郭祝昆，林祖襄5《相图基础与耐火材

2、料相平衡》，李广平，张垂昌41.1目的和意义◆设计耐火材料的组成◆指导耐火材料的生产◆分析耐火材料的应用第一节绪论5AlN-Al2O3-MgO系相图6Al2O3-SiO2-CaO系固面图SolidusfacediagramofAl2O3-MgO-SiO2systemAl2O3-MgO-SiO2系1600℃等温截面图IsothermcrosssectionofAl2O3-SiO2-CaOsystem（1600℃）71.2相图的局限性1相图是在热力学基础上建立起来的，只能说明宏观系统的状态，未牵涉到微观结构。2相图是在

3、平衡条件下建立的，对实际生产和科研中非平衡状态应加以修正。3相图只能说明系统处于平衡的条件以及系统趋于相平衡的方向和限度，但不能回答系统趋于相平衡的速度。82.1多组分系统2.2含固溶体系统2.3含二液区系统第二节二元相图92.1增加系统组分102.2形成有限固溶体11形成无限固溶体122.3形成二液区含二液区的二元系统混合物x从高温液态冷却至t1，开始形成L1和L2两相平衡共存但互不混溶的液体。→→可能由于互不混溶的液相粘度较高，或将该液体理解为“假固体或假固相”。∴形成二液区有利。13■多组分对系统高温性能不利

4、■同组分条件下形成固溶体对系统高温性能有利■同组分条件下形成二液区对系统高温性能有利认识：14第三节三元相图3.1固面投影图3.2等温截面图3.3等组成截面图153.1固面投影图（固面图）将三元系统立体图的固面（其上有无变量点温度-组成点的平面三角形）投影到该立体图的底面三角形上，把固化温度标记在上面而得到的图。3.1.1定义161718193.1.2意义该三元系统内任一混合物冷却时都在该温度下完全凝固，析出系统顶角三个化合物的晶体；加热时则在该温度开始出现液相。203.1.3系统中如有固溶体（用虚线标出）213.

5、1.4举例画出CaO-Al2O3-SiO2固面图2223高铝浇注料的组成和高温性能A4,A6,K9,K523Thinkalumina,thinkAlmatis.Wt%红柱石浇注料12刚玉浇注料12SiO238363.6Al2O358619793TiO20.7CaO2.312.51.5Alkalies0.30.30.30.2理论共熔点[°C]1345134518751512高温抗压@1500°C[MPa]111480硅微粉+++基质氧化铝++理论vs.实践OK?OKOKOK24红柱石浇注料CaO–Al2O3–SiO

6、224Thinkalumina,thinkAlmatis.浇注料基质组成不同于浇注料整体的化学组成结合剂(水泥)和细粉(α-Al2O3粉,硅灰)只存在于基质当中红柱石浇注料基质1:1345℃红柱石浇注料基质2:1512℃2525Thinkalumina,thinkAlmatis.红柱石浇注料抗蠕变性能(0.2MPa,1500℃)红柱石浇注料2红柱石浇注料126问题：1、某温度下，耐火材料中有哪些相处于平衡，各相相对含量是多少？2、了解某温度下杂质加入量对物料相平衡关系的影响。273.2等温截面（横截面）在三元系统立

7、体模型上横向地切一刀所得的截面。3.2.1定义283.2.2意义（1）分析某温度下，物料有哪些相处于平衡，各相相对含量是多少。（可用杠杆规则计算）（2）了解某温度下杂质加入量对物料相平衡关系的影响。（3）对比不同温度的等温截面图，了解不同温度下处于平衡的各相及其相区面积的变化。（4）从横的方面帮助理解相图内部全液相、单固相、双固相和全固相区的空间概念。293.2.3作图方法（1）以某温度的等温线（如在液面上）为界将相图划分为全液相区和其他相区。30液面上的等温线（虚线）31(2)如等温线与界线相交，则由交点与界线所

8、划分的初晶区所对应晶相组成点作连线，进一步划分二相区和三相区。32（3）如等温线与无变量点相交（或需作无变量点温度的等温截面时）则应区分开始与结束平衡晶相的不同，开始析晶：有液相，结束：无液相。全固相区按分三角形法连线划分三相区。33（4）如等温线与无变量点相交（或需作无变量点温度的等温截面时）则应区分开始与结束平衡晶相的不同，开始析晶：有液相，结束析晶：无