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第七章 相 图,第一节 单元系统相图的应用,SiO2系统,石英、石英、磷石英方石英、SiO2高温熔体及SiO2蒸气,第一节 单元系统相图的应用,SiO2系统,界线：LM、MN、ND、DO、OC、MR、NS、DT、OULM：石英的饱和蒸气压曲线OU：方石英的熔融曲线MR、NS、DT：晶型转变线,第一节 单元系统相图的应用,SiO2系统,三相点：M、N、D、O M点：石英、石英和SiO2蒸气O点：方石英SiO2、高温熔体和SiO2蒸气,第一节 单元系统相图的应用,重建型转变（一级变体间的转变）石英、磷石英与方石英之间的转变位移型转变（二级变体间的转变）石英、磷石英与方石英高低温型，即、型之间的转变,SiO2系统,第一节 单元系统相图的应用,1、在573以下的低温，SiO2的稳定晶型为石英，加热至573转变为高温型的石英，这种转变较快；冷却时在同一温度下以同样的速度发生逆转变。如果加热速度过快，则石英过热而在1600时熔融。如果加热速度很慢，则在870转变为鳞石英。,第一节 单元系统相图的应用,2、鳞石英在加热较快时，过热到1670时熔融。当缓慢冷却时，在870仍可逆地转变为石英；当迅速冷却时，沿虚线过冷，在163转变为介稳态的鳞石英，在120转变为介稳态的鳞石英。加热时鳞石英仍在原转变温度以同样的速度先后转变为鳞石英和鳞石英。,第一节 单元系统相图的应用,3、鳞石英缓慢加热，在1470时转变为方石英，继续加热到1713熔融。当缓慢冷却时，在1470时可逆地转变为鳞石英；当迅速冷却时，沿虚 线过冷，在230转变为介稳状态的方石英；当加热方石英仍在230迅速转变为稳定状态的方石英。,第一节 单元系统相图的应用,4、熔融状态的SiO2由于粘度很大，冷却时往往成为过冷的液相石英玻璃。虽然它是介稳态，由于粘度很大在常温下可以长期不变。如果在1000以上持久加热，也会产生析晶。熔融状态的SiO2，只有极其缓慢的冷却，才会在1713可逆地转变为方石英。,第一节 单元系统相图的应用,二级变体转化的体积效应石英 石英 0.82%磷石英 磷石英 磷石英 0.2%方石英 方石英 2.8%,SiO2系统,第二节 二元系统相图,二元凝聚系统 f=c-p+1=2-P+1=3-P fmin=0,Pmax=3 Pmin=1,fmax=2(温度和浓度）二元凝聚系统相图以温度为纵坐标，系统中任一组分浓度为横坐标来绘制的。,第二节 二元系统相图的基本类型,二元凝聚系统相图的基本类型,一、具有一个低共熔点的简单二元系统相图,a 组分A的熔点b 组分B的熔点E 组分A和组分B的二元低共熔点液相线：aE 和bE固相线：GH四个相区：高温熔体的单相区,第二节 二元系统相图的基本类型,二、生成化合物的二元系统相图,1、生成一个一致熔融化合物的二元系统相图 组分A和组分B生成一个一致熔融化合物AmBnM:化合物AmBn的熔点。AmBn：M将此相图划分为AAmBn和AmBnB二个简单分二元系统：。E1：AAmBn分二元系统的低共熔点E2：AmBnB分二元系统的低共熔点,二元凝聚系统相图的基本类型,第二节 二元系统相图的基本类型,一种稳定的化合物，它与正常的纯物质一样具有固定的熔点，熔化时，所产生的液相与化合物组成相同，故称一致熔融。,二元凝聚系统相图的基本类型,一致熔融化合物：,第二节 二元系统相图的基本类型,二、生成化合物的二元系统相图,2、生成一个不一致熔融化合物的二元系统相图 加热化合物C(AmBn)到分解温度TP，化合物C分解为P点组成的液相和组分B的晶体。无变量点P转熔点，在P点发生的相变化是：LP+B C 析出晶相C，而原先析出的晶相B溶入液相（即被回吸）无变量点E低共熔点，在E点发生的相变化是：LEA+C,二元凝聚系统相图的基本类型,第二节 二元系统相图的基本类型,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，故称不一致熔融。,二元凝聚系统相图的基本类型,不一致熔融化合物：,第二节 二元系统相图的基本类型,二、生成化合物的二元系统相图,3、生成在固相分解的化合物的二元系统相图,二元凝聚系统相图的基本类型,第二节 二元系统相图的基本类型,三、具有多晶转变的二元系统相图,P点二元多晶转变点，转变温度高于低共熔点温度，则在液相存在时发生多晶转变。,二元凝聚系统相图的基本类型,第二节 二元系统相图的基本类型,四、形成固溶体的二元系统相图,1、形成连续固溶体的二元系统相图液相线以上的相区：高温熔体的单相区固相线以下的相区：固溶体的单相区处于液相线和固相线之间的相区：液态溶液与固态溶液平衡的固液二相区,二元凝聚系统相图的基本类型,第二节 二元系统相图的基本类型,四、形成固溶体的二元系统相图,2、形成有限固溶体的二元系统相图aE是与SA(B)固溶体平衡的液相线bE是与SB(A固溶体平衡的液相线E：低共熔点,从E点液相中将同时析出组成为C的SA(B)和组成为D的SB(A)固溶体CF：固溶体SA(B)的溶解度曲线DG：固溶体SB(A)的溶解度曲线,二元凝聚系统相图的基本类型,第二节 二元系统相图的基本类型,四、形成固溶体的二元系统相图,二元凝聚系统相图的基本类型,第二节 二元系统相图的基本类型,有两种固溶体，SA(B)表示B组分溶解在A晶体中所形成的固溶体,SB(A)表示A组分溶解在B晶体中所形成的固溶体。,二元凝聚系统相图的基本类型,有限固溶体：,第二节 二元系统相图的基本类型,五、具有液相分层的二元系统相图,液相分成两层，一层可视为组分B在组分A中的饱和溶液(L1)，另一层则可视为组分A在组分B中的饱和溶液(L2)。CDK帽形区液相分层区 等温结线L1、L2、L1、L2表示不同温度下互相平衡的二个液相的组成。,二元凝聚系统相图的基本类型,第二节 二元系统相图的基本类型,五、具有液相分层的二元系统相图,二元凝聚系统相图的基本类型,第三节 二元系统相图的应用,CaO-SiO2系统相图,第三节 二元系统相图的应用,1、相图构造四个化合物：一致熔融化合物：CS和C2S不一致熔融化合物：C3S2和C3SCaO-SiO2系统可以划分成SiO2-CS,CS-C2S,C2S-CaO三个分二元系统。,CaO-SiO2系统相图,第三节 二元系统相图的应用,2、SiO2-CS分二元系统 富硅液相部分有一个分液区。C：分二元的低共熔点，C点温度1436，组成是含37%CaO。,3、CS-C2S分二元系统 在CS-C2S分二元系统中，有一个不一致熔融化合物C3S2，其分解温度是1464。E点是CS与C3S2的低共熔点，F点是转熔点。,CaO-SiO2系统相图,第三节 二元系统相图的应用,4、C2S-CaO分二元系统含有硅酸盐水泥的重要矿物：C2S和C3SC3S：不一致熔融化合物，仅能稳定存在于12502150的温度区间。C2S：有、/、的复杂晶型转变。当水泥熟料缓慢冷却时，C3S将会分解，-C2S将转变为无水硬活性的-C2S。采取措施：（1）急冷，将C3S和-C2S迅速越过分解温度或晶型转变温度，在低温下以介稳态保存下来。（2）加入少量稳定剂，使与介稳态的-C2S形成固溶体。,CaO-SiO2系统相图,第三节 二元系统相图的应用,C2S的多晶转变,第四节 三元系统相图一般原理,三元凝聚系统相图一般原理,一、组成表示方法,浓度三角形,第四节 三元系统相图一般原理,一、组成表示方法,双线法,三元凝聚系统相图一般原理,第四节 三元系统相图一般原理,二、浓度三角形的几个基本原则,定比例规则,平行于浓度三角形某一边的直线上的各点，其第三组分的含量不变,三元凝聚系统相图一般原理,第四节 三元系统相图一般原理,二、浓度三角形的几个基本原则,等含量规则,从浓度三角形某角顶引出之射线上各点，另外二个组分含量的比例不变,三元凝聚系统相图一般原理,第四节 三元系统相图一般原理,二、浓度三角形的几个基本原则,杠杆规则,1、在三元系统内，由二个相合成一个新相时，新相的组成点必在原来二相组成点的连线上；2、新相组成点与原来二相组成点的距离和二相的量成反比。,三元凝聚系统相图一般原理,第四节 三元系统相图一般原理,二、浓度三角形的几个基本原则,重心规则,1、重心位 2、交叉位3、共轭位,三元凝聚系统相图一般原理,第五节 三元系统相图的基本类型,一、具有一个低共熔点的三元立体相图及平面投影图,三元凝聚系统相图一般原理,第五节 三元系统相图的基本类型,二、生成一个一致熔融二元化合物的三元系统相图,三元凝聚系统相图一般原理,第五节 三元系统相图的基本类型,三、具有一个不一致熔融二元化合物的三元系统相图,三元凝聚系统相图一般原理,第五节 三元系统相图的基本类型,判读三元相图的几条重要规则,1、连线规则用来判断界线温度走向。将一界线（或其延长线）与相应的连线（或其延长线）相交，其交点是该界线上的温度最高点。相应的连线与界线上液相平衡的二晶相组成点的连接直线。,第五节 三元系统相图的基本类型,判读三元相图的几条重要规则,第五节 三元系统相图的基本类型,2、切线规则判断三元相图上界线的性质将界线上某一点所作的切线与相应的连线相交，如交点在连线上，则表示界线上该处具有共熔性质；如交点在连线的延长线上，则表示界线上该处具有转熔性质，远离交点的晶相被回吸。,判读三元相图的几条重要规则,第五节 三元系统相图的基本类型,判读三元相图的几条重要规则,第五节 三元系统相图的基本类型,3、重心规则判断无变点的性质如无变点处于其相应副三角形的重心位，则该无变点为低共熔点；如无变点处于其相应副三角形的交叉位，则该无变点为单转熔点；如无变点处于其相应副三角形的共轭位，则该无变点为双转熔点。,判读三元相图的几条重要规则,第五节 三元系统相图的基本类型,判读三元相图的几条重要规则,第五节 三元系统相图的基本类型,4、三角形规则确定结晶产物和结晶终点原始熔体组成点所在三角形的三个顶点表示的物质即为其结晶产物；与这三个物质相应的初晶区所包围的三元无变量点是其结晶结束点。,判读三元相图的几条重要规则,第五节 三元系统相图的基本类型,三元系统相图的分析,三、生成一个不一致熔融二元化合物的三元系统相图结晶路程分析,第五节 三元系统相图的基本类型,四、生成一个在固相分解的二元化合物的三元系统相图,与R点液相平衡的三晶相A，S，B组成点处于同一直线，不能形成相应的副三角形R点过渡点，是一个双转熔点 LR+A+B S,三元系统相图的分析,第五节 三元系统相图的基本类型,五、具有一个一致熔融三元化合物的三元系统相图,一致熔融三元化合物：S三个简单三元系统：A-B-S,B-S-C及A-S-C三元低共熔点：E1，E2，E3,三元系统相图的分析,第五节 三元系统相图的基本类型,六、具有一个不一致熔融三元化合物的三元系统相图,不一致熔融三元化合物：SP单转熔点LP+AB+SPE2线具有从共熔性质变为转熔性质的转折点,三元系统相图的分析,第五节 三元系统相图的基本类型,六、具有一个不一致熔融三元化合物的三元系统相图,不一致熔融三元化合物：SR双转熔点LR+A+B SRE1线具有从共熔性质变为转熔性质的转折点,三元系统相图的分析,第五节 三元系统相图的基本类型,七、具有多晶转变的三元系统相图,-C-C-C-AmBn-AmBn,晶型转变温度,三元系统相图的分析,第五节 三元系统相图的基本类型,八、形成一个二元连续固溶体的三元系统相图,组分A，B形成连续固溶体SAB初晶区：C、SAB无三元无变量点,三元系统相图的分析,第五节 三元系统相图的基本类型,九、形成一个二元连续固溶体的三元系统相图,组分A，B形成连续固溶体SAB初晶区：C、SAB无三元无变量点,三元系统相图的分析,第五节 三元系统相图的基本类型,十、具有液相分层的三元系统相图,A-B二元中有液相分层,三元系统相图的分析,第六节 三元系统相图的应用,CaO-Al2O3-SiO2系统,三元系统相图的分析,第六节 三元系统相图的应用,CaO-Al2O3-SiO2系统,首先看系统中生成多少化合物，找出各化合物的初晶区，根据化合组成点与其初晶区的位置关系，判断化合物的性质。10个二元化合物，其中四个一致熔融化合物：CS、C2S、C12A7、A3S2，六个不一致熔融化合物：C3S2、C3S、C3A、CA、CA2、CA6两个三元化合物都是一致熔融的：CAS2（钙长石）、C2AS（铝方柱石）运用连线规则判明各界线的温度下降方向，再用切线规则判明界线性质，用单箭头或双箭头表示。,三元系统相图的分析,第六节 三元系统相图的应用,CaO-Al2O3-SiO2系统,运用重心规则判断各无变点性质本系统共有十五个无变量点，相图划分成十五个副三角形判断任一配料的结晶产物和结晶终点仔细观察相图上是否指示系统中存在晶型转变，液相分层或形成固溶体等现象。本相图在富硅部分液相有分液区，在SiO2初晶区还有一条1470C的方石英与磷石英之间的晶型转变线。,三元系统相图的分析,第三节 三元系统相图的应用,CaO-Al2O3-SiO2系统的富钙部分相图,三元系统相图的分析,复 习 提 纲,1、基本概念：相图、自由度、组元数与独立组元数、吉布斯向律、杠杆规则、初晶区规则、三角形规则、背向线规则、切线规则；2、掌握相图的表示方法，包括单元系统相图、二元系统相图、三元系统相图；3、对于单元系统相图，要求掌握点、线、区间的性质，会写无变量点的平衡式子；对于二元系统相图，要求掌握点、线、区间的性质，会写无变量点的平衡式子，掌握冷却结晶过程的分析以及过程量的计算；,对于三元系统相图，要求掌握点、线、区间的性质，会写无变量点的平衡式子，掌握冷却结晶过程的分析以及过程量的计算。,