無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)相平衡

無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)相平衡第1頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月相圖/平衡相圖/PhaseDiagramWhat?研究一個(gè)多組分（或單組分）多相體系的平衡狀態(tài)隨溫度、壓力、組分濃度等變化而改變的規(guī)律。Why?判斷系統(tǒng)在一定熱力學(xué)條件下所趨向的最終狀態(tài)；正確選擇配料方案確定工藝制度合理分析生產(chǎn)過程中的質(zhì)量問題新材料的研制第2頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.1相關(guān)的基本概念

Gibbs相律自由度數(shù)獨(dú)立組分?jǐn)?shù)相數(shù)外界因素第3頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月f：自由度數(shù)

在溫度、壓力、組分濃度等可能影響系統(tǒng)平衡狀態(tài)的變量中，可以在一定范圍內(nèi)任意改變而不會(huì)引起舊相消失或新相產(chǎn)生的獨(dú)立變量的數(shù)目。f=0，無變量系統(tǒng)f=1，單變量系統(tǒng)f=2，雙變量系統(tǒng)第4頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月組分：系統(tǒng)中每一個(gè)能單獨(dú)分離出來并能獨(dú)立存在的化學(xué)均勻物質(zhì)。獨(dú)立組分?jǐn)?shù)(c)：決定一個(gè)相平衡系統(tǒng)成分所必需的最少的組分?jǐn)?shù)。鹽水溶液：NaCl、H2O組分Na+、Cl-、H+、OH-不是組分C=1，單元系統(tǒng)C=2，二元系統(tǒng)C=3，三元系統(tǒng)第5頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

組分?jǐn)?shù)和獨(dú)立組分?jǐn)?shù)只有在特定的條件下，其含義才相同。系統(tǒng)中不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，則獨(dú)立組分?jǐn)?shù)=組分?jǐn)?shù)系統(tǒng)中如果發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，則每一個(gè)獨(dú)立化學(xué)反應(yīng)都要建立一個(gè)化學(xué)反應(yīng)平衡關(guān)系式，就有一個(gè)化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)K。獨(dú)立組分?jǐn)?shù)=組分?jǐn)?shù)-獨(dú)立化學(xué)平衡關(guān)系式數(shù)例如CaCO3加熱分解：獨(dú)立組分?jǐn)?shù)=3-1=2第6頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月相/Phase相是體系中具有相同物理與化學(xué)性質(zhì)的均勻部分的總和，相與相之間有界面，各相可以用機(jī)械方法加以分離，越過界面時(shí)性質(zhì)發(fā)生突變。特征：一個(gè)相中可以包含幾種物質(zhì)，即幾種物質(zhì)可以形成一個(gè)相；一種物質(zhì)可以有幾個(gè)相；固體機(jī)械混合物中有幾種物質(zhì)就有幾個(gè)相；一個(gè)相可以連續(xù)成一個(gè)整體，也可以不連續(xù)?？諝?、鹽水等水有固相、液相和氣相冰糖+砂第7頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

凝聚態(tài)系統(tǒng)

凡是能夠忽略氣相影響，只考慮液相和固相的系統(tǒng)。硅酸鹽系統(tǒng)一般屬于凝聚系統(tǒng)，相律在凝聚系統(tǒng)中的形式：

f=c-p+1

對(duì)于一元凝聚系統(tǒng)，壓力不為恒定因素，相律為f=c-p+2第8頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.2單元系統(tǒng)相圖單元系統(tǒng)：c=1相律不可能出現(xiàn)4相或更多相平衡溫度、壓力第9頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6-2.1水型物質(zhì)與硫型物質(zhì)第10頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.2.1水的相圖3個(gè)單相區(qū)2個(gè)自由度：溫度、壓力水的飽和蒸汽壓曲線（蒸發(fā)曲線）冰的飽和蒸汽壓曲線（升華曲線）冰的熔融曲線O點(diǎn)：三相點(diǎn)系統(tǒng)中冰、水、汽三相平衡f=0，無變量曲線oc向左傾斜，斜率為負(fù)值冰融化吸熱：H>0體積收縮：V<0水型物質(zhì)硫型物質(zhì)第11頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6-2.2具有同質(zhì)多晶轉(zhuǎn)變的單元系統(tǒng)相圖第12頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.2.2可逆和不可逆多晶轉(zhuǎn)變的單元相圖4個(gè)單相區(qū)晶型I的升華曲線晶型II的升華曲線熔體的蒸汽壓曲線3相平衡點(diǎn)：晶型I、晶型II和氣相3相平衡點(diǎn)：晶型II、熔體和氣相晶型轉(zhuǎn)變線晶型II熔融曲線第13頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖中虛線表示系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的介穩(wěn)平衡狀態(tài)BFGH：過熱晶型I的介穩(wěn)單相區(qū)HGCE：過冷熔體的介穩(wěn)單相區(qū)crystalIIGBGC和ABK：過冷蒸汽的介穩(wěn)單相區(qū)介穩(wěn)兩相平衡過熱晶型I熔融曲線KBF：過冷晶型II的介穩(wěn)單相區(qū)BG：過熱晶型I升華曲線GC：過冷熔體蒸汽壓曲線KB：過冷晶型II蒸汽壓曲線G：介穩(wěn)三相點(diǎn)第14頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖6-3a可逆多晶轉(zhuǎn)變的單元相圖特點(diǎn)：晶型轉(zhuǎn)變溫度低于二個(gè)晶相的熔點(diǎn)，晶型轉(zhuǎn)變溫度點(diǎn)處在穩(wěn)定相區(qū)之內(nèi)。G過熱晶型蒸汽壓曲線與過冷熔體蒸汽壓曲線的交點(diǎn)：晶型的熔點(diǎn)BC晶型和晶型的轉(zhuǎn)變點(diǎn)晶型的熔點(diǎn)轉(zhuǎn)變關(guān)系為：可逆轉(zhuǎn)變第15頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖6-3b不可逆多晶轉(zhuǎn)變的單元相圖特點(diǎn)：晶型轉(zhuǎn)變溫度高于二個(gè)晶相的熔點(diǎn)，晶型轉(zhuǎn)變溫度點(diǎn)處在穩(wěn)定相區(qū)之內(nèi)。1晶型的熔點(diǎn)2晶型的熔點(diǎn)3晶型和的轉(zhuǎn)變點(diǎn)實(shí)際上不能得到點(diǎn)3轉(zhuǎn)變關(guān)系為：不可逆轉(zhuǎn)變第16頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6-2.3SiO2系統(tǒng)第17頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.2.3SiO2系統(tǒng)6個(gè)單相區(qū)、9條界線、4個(gè)三相點(diǎn)蒸汽介穩(wěn)狀態(tài)實(shí)例：硅磚硅磚的原料不希望磷石英含量多方石英含量少解決的方法：加入礦化劑CaO、Fe2O3第18頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第19頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月SiO2多晶轉(zhuǎn)變時(shí)的體積變化第20頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6-2.4ZrO2系統(tǒng)第21頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.2.4ZrO2系統(tǒng)三個(gè)晶型冷卻過程中，四方ZrO2往往不在1200C轉(zhuǎn)變成單斜ZrO2，而在1000C轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的單斜ZrO2加入礦化劑CaO和Y2O3：形成立方晶型的固溶體穩(wěn)定立方化ZrO2第22頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月體積效應(yīng)7%~9%第23頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ZrO2的差熱曲線第24頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.3二元相圖的基本類型二元系統(tǒng)：c=2相律不可能出現(xiàn)4相或更多相平衡溫度、濃度第25頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6-3.1

二元凝聚系統(tǒng)相圖的基本類型第26頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.3.1.1具有一個(gè)低共熔點(diǎn)的簡(jiǎn)單二元相圖特點(diǎn)：兩個(gè)組分在液態(tài)時(shí)能以任何比例互溶，形成單相溶液；但在固態(tài)時(shí)則完全不互溶，二個(gè)組分各自從液相中分別結(jié)晶。組分間無化學(xué)作用，不生成新的化合物A的熔點(diǎn)B的熔點(diǎn)A和B的二元低共熔點(diǎn)液相線固相線4個(gè)相區(qū)：L、L+A、L+B、A+B第27頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

以組成為M的配料加熱到高溫完全熔融，然后平衡冷卻析晶。M的熔體M’T=T，Lp=1,f=2t=TC,C點(diǎn)液相開始對(duì)A飽和，L+Ap=2,f=1t=TE,E點(diǎn)從液相中不斷析出A晶體液相同時(shí)對(duì)晶體A和B飽和p=3,f=0當(dāng)最后一滴低共熔組成的液相析出A晶體和B晶體后，液相消失第28頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3個(gè)概念：系統(tǒng)組成點(diǎn)、固相點(diǎn)、液相點(diǎn)簡(jiǎn)稱：系統(tǒng)點(diǎn)取決于系統(tǒng)的總組成，由原始配料組成決定對(duì)于M配料，系統(tǒng)點(diǎn)在MM’線上系統(tǒng)中的液相組成和固相組成隨溫度不斷變化，液相點(diǎn)和固相點(diǎn)的位置也隨溫度不斷變化第29頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月杠桿規(guī)則如果一個(gè)相分解為2個(gè)相，則生成的2個(gè)相的數(shù)量與原始相的組成點(diǎn)到2個(gè)新生相的組成點(diǎn)之間線段成反比。TD溫度下的固相量和液相量第30頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月析晶路程表示法液相點(diǎn)固相點(diǎn)EM’Lf=2Cf=1第31頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.3.1.2生成一個(gè)一致熔化合物的二元相圖相當(dāng)于兩個(gè)具有低共熔點(diǎn)的簡(jiǎn)單相圖第32頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一致熔化合物與不一致熔化合物一致熔化合物是一種穩(wěn)定的化合物；與正常的純物質(zhì)一樣具有固定的熔點(diǎn)；熔化時(shí)，產(chǎn)生的液相與化合物組成相同。不一致熔化合物是一種不穩(wěn)定的化合物；加熱到一定溫度會(huì)發(fā)生分解；分解產(chǎn)物是一種液相和一種固相；液相和固相的組成與化合物組成都不相同。第33頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.3.1.3生成一個(gè)不一致熔化合物的二元相圖Tp：化合物分解P點(diǎn)組成的液相B晶體CLp+Bp=3,f=0平衡冷卻過程轉(zhuǎn)熔點(diǎn)/回吸點(diǎn)第34頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月FLASH熔體2T，Lp=1,f=2TkLBp=2,f=1TPLP+B

Cp=3,f=0液相點(diǎn)在P點(diǎn)不變，液相量在減少，同時(shí)固相組成中B晶體在不斷減少，C晶體在不斷增加，至D點(diǎn)B晶體被回吸完畢p=2,f=1TE低共熔點(diǎn)析晶結(jié)束第35頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月析晶路程表示法液相點(diǎn)固相點(diǎn)E2Lf=2Kf=1Pf=1第36頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.3.1.4生成一個(gè)在固相分解的化合物的二元相圖第37頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.3.1.5具有多晶轉(zhuǎn)變的二元相圖第38頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.3.1.6形成連續(xù)固溶體的二元相圖液相線aL2b以上相區(qū)為高溫熔體特點(diǎn)：沒有無變量點(diǎn)，系統(tǒng)中只存在液態(tài)溶液和固態(tài)溶液。固相線aS2b以下相區(qū)為固溶體液態(tài)溶液與固溶體平衡的固液二相區(qū)M’高溫熔體平衡冷卻第39頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.3.1.7形成有限固溶體的二元相圖特點(diǎn)：組分A、B間可以形成固溶體但溶解度有限，不能以任意比例互溶。2個(gè)固溶體7條線6個(gè)相區(qū)3個(gè)無變量點(diǎn)第40頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月析晶路程表示法液相點(diǎn)固相點(diǎn)EM’Lf=2L1f=1第41頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.3.1.8具有液相分層的二元相圖特點(diǎn)：二個(gè)組分在液相不完全互溶，只能有限互溶。CKD：帽形區(qū)液相分為二層：組分B在組分A中的飽和溶液L1組分A在組分B中的飽和溶液L2臨界點(diǎn)/臨界溫度第42頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.3.2應(yīng)用實(shí)例6.3.2.1CaO-SiO2系統(tǒng)二元相圖判讀依據(jù)：幾個(gè)化合物化合物性質(zhì)根據(jù)一致熔化合物劃分成分系統(tǒng)3個(gè)分二元系統(tǒng)：SiO2-CSCS-C2SC2S-CaO相區(qū)線無變量點(diǎn)第43頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月CaO-SiO2系統(tǒng)中無變量點(diǎn)的性質(zhì)符號(hào)相間平衡平衡性質(zhì)贊成（%）溫度(°C)CaOSiO2PCaO液相熔融10002570QSiO2

液相熔融01001723A-方石英+液相B液相A熔融分解0.699.41705B-方石英+液相B液相A熔融分解28721705C-CS+-鱗石英液相A低共熔37631436D-CS液相熔融48.251.81544E-CS+C3S2液相低共熔54.545.51460FC3S2-C2S+液相轉(zhuǎn)熔55.544.51464G-C2S液相熔融65352130H-C2S+C3S液相低共熔67.532.52050MC3SCaO+液相轉(zhuǎn)熔73.626.42150N‘-C2S+CaOC3S固相反應(yīng)73.626.41250O-CS-CS多晶轉(zhuǎn)變51.848.21125R‘-C2S-C2S多晶轉(zhuǎn)變65351450T-C2S‘-C2S多晶轉(zhuǎn)變6535725第44頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二液區(qū)硅磚中用CaO作礦化劑多晶轉(zhuǎn)變從理論推算，當(dāng)溫度升高到某一溫度時(shí)，兩液相應(yīng)合并成一個(gè)液相。曾有資料表明：當(dāng)溫度達(dá)到2100°C，CaO含量為10%左右時(shí)，兩液相區(qū)消失，成為一液相區(qū)。SiO2中加入1%CaO，在低共熔溫度1436°C下能產(chǎn)生2.7%的液相量（根據(jù)杠桿規(guī)則：1:37=2.7%）液相線從C點(diǎn)往左上升得很陡，所以溫度升高很多時(shí)，液相量增加并不多，因此不降低硅磚的耐火度。CaO37%第45頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第46頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月硅鈣石：不一致熔各種高爐礦渣中第47頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水泥熟料生產(chǎn)重要C3S：不一致熔融化合物2150C~1250°CC2S：一致熔融化合物具有復(fù)雜的多晶轉(zhuǎn)變9%體積效應(yīng)第48頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.3.2.2Al2O3-SiO2系統(tǒng)二元相圖A3S2（莫來石）：一致熔化合物固溶少量Al2O3陶瓷、耐火材料分系統(tǒng)：A3S2-Al2O3優(yōu)質(zhì)耐火材料第49頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分系統(tǒng)：SiO2-A3S2在SiO2中加入1%Al2O3

根據(jù)杠桿規(guī)則，1595°C下產(chǎn)生1:5.5=18.2%的液相量，硅磚耐火度下降與SiO2平衡的液相線從SiO2熔點(diǎn)1723°C向E1點(diǎn)1595°C迅速下降，因此硅磚的熔化溫度急劇下降。硅磚中嚴(yán)防混入Al2O3液相線E1F：1595~1700°C陡，1700~1850°C平緩配料時(shí)的組成范圍第50頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.3.2.3MgO-SiO2系統(tǒng)二元相圖M2S(鎂橄欖石)：一致熔化合物

MS(頑火輝石):

不一致熔化合物陶瓷、耐火材料分系統(tǒng)：MgO-Mg2SiO4鎂質(zhì)耐火材料第51頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.3.2.4CaO-Al2O3系統(tǒng)二元相圖第52頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.3.2.5MgO-Al2O3系統(tǒng)二元相圖第53頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.3.2.6MgO-MA系統(tǒng)二元相圖第54頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.3.2.7BaO-TiO2系統(tǒng)二元相圖第55頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6-3.3凝聚系統(tǒng)相圖測(cè)定方法

淬冷法：是將一系列不同組成的試樣在選定的不同溫度下長(zhǎng)時(shí)間保溫，使之達(dá)到該溫度和組成條件下的熱力學(xué)平衡狀態(tài)，然后將試樣迅速淬冷，以便把高溫的平衡狀態(tài)在低溫下保存下來，再用適當(dāng)手段對(duì)其中所包含的平衡各相進(jìn)行鑒定，據(jù)此制作相圖。優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確度高；缺點(diǎn)：某些相變速度特快的系統(tǒng)不能適用；裝置：（如圖6-22）1、淬冷法（靜態(tài)法）第56頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月淬冷法測(cè)相圖的關(guān)鍵有:一是確保恒溫時(shí)間；二是確保淬冷速度足夠快。第57頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、熱分析法（動(dòng)態(tài)法）－冷卻曲線（或加熱曲線）法和差熱曲線法

（１）、冷卻曲線法定義：系通過測(cè)定系統(tǒng)冷卻過程中的溫度--時(shí)間曲線來判斷相變溫度。第58頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（２）、差熱曲線法：

是將被測(cè)試樣及一參照物（無任何相變發(fā)生的惰性物質(zhì)）放在相同熱環(huán)境中，在程序控溫下以相同速度升溫。如果試樣中沒有相變產(chǎn)生的熱效應(yīng)，則被測(cè)試樣與參比物應(yīng)具有相同溫度。反之，試樣與參比物之間就會(huì)產(chǎn)生溫差。這個(gè)溫差可以被差熱分析儀中的差熱電偶檢測(cè)到。因此，通常所稱的差熱曲線實(shí)際上是溫差－溫度曲線。根據(jù)差熱曲線上峰或谷的位置，可以判斷試樣中相變發(fā)生的溫度。優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)便；缺點(diǎn)：測(cè)得相變溫度為近似值，不能確定相變前后的物相；第59頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.4三元相圖的基本知識(shí)三元系統(tǒng)：c=3相律不可能出現(xiàn)5相或更多相平衡溫度、濃度第60頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.4.1三元相圖的組成表示方法通常用等邊三角形表示三元系統(tǒng)的組成——濃度三角形第61頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月雙線法確定三元組成第62頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.4.2濃度三角形的2個(gè)性質(zhì)：6.4.2.1等含量規(guī)則平行于三角形一邊的直線，線上任一組成點(diǎn)所含對(duì)面頂點(diǎn)組分的含量不變。第63頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.4.2.2定比例規(guī)則

從濃度三角形某角頂引出之射線上各點(diǎn)，另外二個(gè)組分含量的比例不變。6.4.2.3背向規(guī)則/定比例規(guī)則的推論

從三個(gè)組元的混合物中不斷取走C組元，那么這個(gè)系統(tǒng)的組成點(diǎn)將沿CM延長(zhǎng)線并沿著背離C的方向而變化。第64頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在三元系統(tǒng)內(nèi)，由二個(gè)相（或混合物）合成一個(gè)新相時(shí)（或新的混合物），新相的組成點(diǎn)必在原來二相組成點(diǎn)的連線上；新相組成點(diǎn)與原來二相組成點(diǎn)的距離和二相的量成反比。6.4.2.4杠桿規(guī)則第65頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月M+N+Q=PP+Q=M+NP+Q+N=M6.4.2.5重心規(guī)則第66頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.4.3三元立體相圖與平面投影圖濃度三角形三條棱柱：溫度三個(gè)側(cè)面：二元相圖三個(gè)頂點(diǎn)C’、A’、B’：三個(gè)組分C、A、B的熔點(diǎn)E1、E2、E3：三個(gè)二元相圖的低共熔點(diǎn)三個(gè)飽和曲面：液相面E：三元低共熔點(diǎn)三條界線第67頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月將立體圖向濃度三角形底面投影成平面圖初晶區(qū)第68頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.4.3三元相圖的基本類型6.4.3.1具有一個(gè)低共熔點(diǎn)的簡(jiǎn)單三元相圖三個(gè)組分各自從液相中分別析晶，不形成固溶體。不生成化合物，液相無分層現(xiàn)象高溫熔體對(duì)C晶體飽和：p=2,f=2定比例規(guī)則到達(dá)界線：同時(shí)對(duì)晶體C、A飽和;p=3,f=1低共熔點(diǎn)：同時(shí)對(duì)晶體C、A、B飽和，p=4,f=0;至液相消失第69頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在C’CAA’平面內(nèi)FLASH第70頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月析晶路程：液相點(diǎn)固相點(diǎn)MLCf=2DLC+Af=1E(LC+A+B,f=0)CFMFLASH第71頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月杠桿規(guī)則計(jì)算液相量和固相量液相到達(dá)D點(diǎn)時(shí)：第72頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.4.3.2生成一個(gè)一致熔二元化合物的三元相圖

在三元系統(tǒng)中某二個(gè)組分間生成的化合物稱為二元化合物相當(dāng)于2個(gè)簡(jiǎn)單三元相圖的組合二元化合物的組成點(diǎn)在濃度三角形的一條邊上一致熔化合物的組成點(diǎn)在其初晶區(qū)內(nèi)第73頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.4.3.3生成一個(gè)不一致熔二元化合物的三元相圖不一致熔二元化合物組成點(diǎn)不在其初晶區(qū)界線pP由二元相圖的轉(zhuǎn)熔點(diǎn)p’發(fā)展而得：轉(zhuǎn)熔線冷卻時(shí)pP界線上的液相回吸晶體B而析出晶體S第74頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月判讀三元相圖的規(guī)則1.連線規(guī)則

將一條界線（或其延長(zhǎng)線）與相應(yīng)的連線（或其延長(zhǎng)線）相交，其交點(diǎn)是該界線上的溫度最高點(diǎn)。判斷界線的溫度走向第75頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.切線規(guī)則

將界線上某一點(diǎn)所作的切線與相應(yīng)的連線相交，如交點(diǎn)在連線上，則表示界線上該處具有共熔性質(zhì)；如交點(diǎn)在連線的延長(zhǎng)線上，則表示界線上該處具有轉(zhuǎn)熔性質(zhì)，其中遠(yuǎn)離交點(diǎn)的晶相被回吸。判斷界線的性質(zhì)共熔性質(zhì)分界點(diǎn)轉(zhuǎn)熔性質(zhì)界線上任一點(diǎn)的切線與相應(yīng)連線的交點(diǎn)實(shí)際上表示了該點(diǎn)液相的瞬時(shí)析晶組成瞬時(shí)析晶組成是指液相冷卻到該點(diǎn)溫度，從該點(diǎn)組成的液相中所析出的晶相組成區(qū)別于系統(tǒng)固相的總組成

=

該點(diǎn)析出的晶體

+冷卻到該點(diǎn)之前析出的所有晶體第76頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.重心規(guī)則

如無變量點(diǎn)處于其相應(yīng)的副三角形的重心位，則該無變量點(diǎn)為低共熔點(diǎn)；如無變量點(diǎn)處于其相應(yīng)的副三角形的交叉位，則為單轉(zhuǎn)熔點(diǎn)；如無變量點(diǎn)處于其相應(yīng)的副三角形的共軛位，則為雙轉(zhuǎn)熔點(diǎn)。判斷無變量點(diǎn)的性質(zhì)交叉位共軛位雙升點(diǎn)雙降點(diǎn)第77頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.三角形規(guī)則

原始熔體組成點(diǎn)所在副三角形的三個(gè)頂點(diǎn)表示的物質(zhì)即為其結(jié)晶產(chǎn)物；與這三個(gè)物質(zhì)相應(yīng)的初晶區(qū)所包圍的三元無變量點(diǎn)是其結(jié)晶結(jié)束點(diǎn)。判斷結(jié)晶產(chǎn)物和結(jié)晶終點(diǎn)第78頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第79頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.4.3.4生成一個(gè)固相分解的二元化合物的三元相圖FLASHR點(diǎn)：沒有相應(yīng)的副三角形R點(diǎn)是一個(gè)雙轉(zhuǎn)熔點(diǎn)過渡點(diǎn)不是析晶的結(jié)束點(diǎn)第80頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.4.3.5具有一個(gè)一致熔三元化合物的三元相圖三元化合物，一致熔第81頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.4.3.6具有一個(gè)不一致熔三元化合物的三元相圖第82頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第83頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.4.3.7具有多晶轉(zhuǎn)變的三元相圖第84頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.4.3.8形成一個(gè)二元連續(xù)固溶體的三元相圖第85頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.4.3.9具有液相分層的三元相圖第86頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.4.4三元相圖的應(yīng)用舉例6.4.4.1CaO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)第87頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分析復(fù)雜相圖的主要步驟判斷化合物的性質(zhì)。根據(jù)化合物組成點(diǎn)是否落在其初晶區(qū)內(nèi)，判斷化合物性質(zhì)是一致熔或不一致熔。劃分分三角形；標(biāo)出界線上的溫降方向；判斷界線的性質(zhì)；確定無變量點(diǎn)性質(zhì)；分析冷卻析晶路程第88頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.化合物：12個(gè)4個(gè)一致熔二元化合物6個(gè)不一致熔二元化合物CS、C2S、C12A7、A3S2C3S2、C3S、C3A、CA、CA2、CA62個(gè)一致熔三元化合物CAS2、C2AS2.溫降方向3.無變量點(diǎn)性質(zhì)4.有否液相分層、多晶轉(zhuǎn)變、固溶體第89頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第90頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水泥熟料生產(chǎn)3個(gè)無變量點(diǎn)：K、h：?jiǎn)无D(zhuǎn)熔點(diǎn)F：低共熔點(diǎn)轉(zhuǎn)熔與共熔分界點(diǎn)點(diǎn)3點(diǎn)P液相獨(dú)立析晶第91頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

液相獨(dú)立析晶：如果冷卻速度不是快到使液相完全失去析晶能力，但也不是慢到足以使它能夠和系統(tǒng)中其它晶相保持原有的相圖關(guān)系，則此時(shí)液相猶如一個(gè)原始配料的高溫熔體那樣獨(dú)立析晶，重新建立一個(gè)新的平衡體系，不受系統(tǒng)中已存在的其它晶相制約。如k點(diǎn)第92頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.4.4.2K2O-Al2O3-SiO2系統(tǒng)日用陶瓷和電瓷5個(gè)二元化合物和4個(gè)三元化合物燒高嶺第93頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月配料三角形QWD產(chǎn)物三角形QWm配料點(diǎn)3FLASH第94頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.4.4.3MgO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)三角形SiO2—MS—M2A2與鎂質(zhì)陶瓷生產(chǎn)密切相關(guān)4個(gè)二元化合物和2個(gè)三元化合物第95頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.4.4.3MgO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)

堇青石瓷滑石瓷：主要晶相是頑火輝石，燒成溫度范圍很窄鎂橄欖石瓷第96頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.4.4.4Na2O-CaO-SiO2系統(tǒng)玻璃組成和玻璃失透4個(gè)二元化合物4個(gè)三元化合物第97頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.5四元相圖的基本知識(shí)四元系統(tǒng)：c=4相律不可能出現(xiàn)6相或更多相平衡溫度、濃度第98頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.5.1四元相圖的組成表示方法通常用濃度四面體表示第99頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、平行于四面體某一側(cè)面的平面上的各點(diǎn)，其第四組分的含量相等。6.5.2濃度四面體的幾個(gè)規(guī)則第100頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、通過四面體某條棱邊的平面上的各點(diǎn)，其它二組分的含量之比相等，且等于E點(diǎn)中B、C的含量之比。6.5.2濃度四面體的幾個(gè)規(guī)則第101頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、通過四面體某個(gè)頂點(diǎn)的直線上的各點(diǎn)，其它三個(gè)組分含量之比相等。6.5.2濃度四面體的幾個(gè)規(guī)則第102頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.5.3簡(jiǎn)單四元系統(tǒng)6.5.3.1狀態(tài)圖四個(gè)面晶空間、六個(gè)界面、四條界線、一個(gè)四元低共熔點(diǎn)。溫度表示用三元系統(tǒng)。第103頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.5.3.2析晶路線第104頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.5.4生成化合物的四元系統(tǒng)6.5.4.1界面、界線、無變量點(diǎn)性質(zhì)的判別

（1）界面性質(zhì)判別方法：用切線規(guī)則第105頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.5.4.1界面、界線、無變量點(diǎn)性質(zhì)的判別

（2）界線性質(zhì)的判別方法：用切線規(guī)則和重心規(guī)則第106頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.5.4.1界面、界線、無變量點(diǎn)性質(zhì)的判別

（3）無變量點(diǎn)性質(zhì)的判別方法第107頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.5.4.2生成一致熔融二元化合物的四元系統(tǒng)FCD為界，被劃分二個(gè)簡(jiǎn)單的四元系統(tǒng)第108頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.5.4.生成不一致熔融二元化合物的四元系統(tǒng)只有P1P2PP3是轉(zhuǎn)熔界面：L+B→GP3P及P2P是轉(zhuǎn)熔界線：P3P：L+B→D+GP2P：L+B→G+CE點(diǎn)低共熔點(diǎn)：P點(diǎn)一次轉(zhuǎn)熔點(diǎn)第109頁(yè)，課件共118頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.5.5CaO—C2S—C12A7—C4F系統(tǒng)

6.5.5.1狀態(tài)圖

六個(gè)初晶空間、十二個(gè)界面aXt1ha是CaO和