相图应用课件.ppt

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1、相图应用陈树江辽宁科技大学1、系统：选择的研究对象。2、相(P)：体系中物理化学性质均匀的部分，有界面包围，可用机械法分离。3、组元（独立组元C）：构成平衡体系中各相所需要最少的独立成分，组元数往往不等于体系中存在的物质数。独立组元数=物种数-独立化学平衡关系式数-独立浓度关系数。独立组分数=3-1-1=14、自由度数（F)：在一定范围内可以任意改变而不引起旧相消失或新相产生的独立变数。§1-1、相图基础知识复习5、相律：F=C-P+22—外界温度、压力影响F=C-P+1（凝聚系统）规律：系统组分数越多，F越大。相数越多，F越小。m1点：F=1-1+2=2m2点：

2、F=1-2+2=1O点：F=1-3+2=06、相图：根据多相平衡的实验结果制成几何图形来描述温度、压力、组分的浓度在平衡状态下的变化关系。简单的说就是表示温度、压力、组分的浓度之间关系的图形。研究相图的方法1、动态法和静态法1）动态法：研究物质在加热和冷却过程中发生的热效应。固定一个组成研究温度的变化引起的热效应变化。方法：①由测温度时间曲线（步冷曲线）绘制相图;②由差热曲线（吸热放热峰）绘制相图;③由热膨胀曲线绘制相图;④电导法绘制相图。该方法不适合相变慢的情况。2)静态法（淬冷法）：在室温下研究高温相平衡状态。固定温度，研究不同组成的物质在该温度下的变化。相分析方法：显微镜、X射线衍

3、射、高温显微镜、高温X射线衍射。该方法工作量大。热力学推导相图、计算机绘制相图。§1-2相图基本类型一、一元相图具有单向转变的单元相图具有双向转变的单元相图晶型Ⅰ晶型Ⅱ熔体实际一元相图经常接触的一元实际相图：SiO2、ZrO2、C2S、H2O、石墨等。重建相变：引起化学键的断裂及原子的重新组合，相变需要较大能量，过程进行缓慢，但体积效应较大。位移相变：不需要化学键破坏及原子的重新组合，可以由原子从原位置微位移（或键角转动）而实现，相变需要能量少，速度快，在一定温度下可迅速完成，该转变难控制。从相图可直接看出各晶型转变的温度及其稳定存在的温度范围，SiO2相图最重要的应用是在耐火材料中的硅

4、砖，主要是对选择，控制硅质制品相组成的烧成条件有指导作用，如怎样应用相图来控制硅砖生产工艺得到理想制品？根据SiO2相变时的体积效应动力学因素，纵向相变时体积效应决定性影响。从这一点要制造稳定致密的硅砖，希望制品中鳞石英越多越好，这是硅砖烧成的核心问题，所以硅砖烧成T=1400~1430℃,另外就是确定合理的升温、降温速度，如，相变比较集中的温度＜600℃,冷却速度一定要慢，只有很好地控制这些，才能保证得到理想产品。二、二元相图1、十种基本类型二元相图①具有一个低共熔点的二元相图A+BA+LB+LLt,℃EGHABtAtB②具有一个一致熔化合物的二元系统相图一致熔化合物：一种稳定的化合物

5、，它与正常的纯物质一样，具有固定的熔点，将这种化合物加热熔化，生成液相，其液相组成与化合物组成相同。③具有一个不一致熔化合物的二元系统相图不一致熔化合物：一种不稳定的化合物，加热这种化合物到某一温度便发生分解，分解产物是一种液相和一种晶相，二者组成与化合物组成皆不相同。④有一个化合物在固相分解的二元系统相图⑤具有多晶转变的二元系统相图⑥具有液相分层的二元系统相图⑦形成连续固溶体的二元系统相图⑧具有低共熔型的不连续固溶体的二元系统相图⑨具有转熔型的不连续固溶体的二元系统相图⑩具有最高点的连续固溶体型的二元系统相图ABtAtBSS+LS+LLht,℃二元实际相图常见的实际二元相图：Al2O3

6、-SiO2、MgO-铁氧、Na2O-SiO2MgO-SiO2、MgO-Al2O3、MgO-CaO、MgO-Cr2O3CaO-SiO2、CaO-Al2O3、PbTiO3-PbZrO31.Al2O3－SiO3系相图Al2O3-SiO2系相图从1909年发表第一篇相图开始至今已有十几篇，Al2O3-SiO2系在耐火材料中应用相当广泛，从耐火砖划分可见，硅质、半硅质、粘土质、高铝质。(1)对硅砖而言，从相图可见，液相线非常陡，说明在硅砖中引入少量Al2O3会使SiO2熔点急剧降低，如按重量百分比在硅砖中引入1%Al2O3则在1595℃产生18.2%L相，因此对硅砖生产要严格控制Al2O3含量，防

7、止原料中混入Al2O3，在使用中避免与高铝砖，MA砖接触，以免造成材料耐火度下降。(2)从相图可见，在E1点右侧，开始L相线较陡，以后较平缓，L相线陡对温度不敏感，L相线平缓对温度较敏感，如对一普通粘土砖组成33mol%Al2O3，67%SiO2，由相图可见，温度升到1595℃时产生50%L相，直到1700℃，L量为60%，当温度高于1700℃由于液相相线平缓，随温度升高，L量急剧增加，这使粘土砖软化，不能完全使用。(3)Al2O3