第六單元2二元相圖ppt課件

1、材料物理學(xué)科基礎(chǔ)課材料物理學(xué)科基礎(chǔ)課西南科技大學(xué)材料學(xué)院西南科技大學(xué)材料學(xué)院曹曹 林林 洪洪 hyclhyeah公室：西辦公室：西51053樓樓7號號 二元凝聚系統(tǒng)，二元凝聚系統(tǒng)， f = c p + 1 = 2 p 1 3 p 二元系統(tǒng)相圖以濃度為橫坐標(biāo)，溫度為縱坐標(biāo)來繪制的。二元系統(tǒng)相圖以濃度為橫坐標(biāo)，溫度為縱坐標(biāo)來繪制的。 二元相圖的八種類型：二元相圖的八種類型： 1、具有低共熔點的二元系統(tǒng)；、具有低共熔點的二元系統(tǒng)； 2、生成一致熔融化合物的二元系統(tǒng)；、生成一致熔融化合物的二元系統(tǒng)； 3、生成不一致熔融化合物的二元系統(tǒng)；、生成不一致熔融化合物的二元系統(tǒng)； 4、

2、固相中有化合物形成或分解的系統(tǒng)；、固相中有化合物形成或分解的系統(tǒng)； 5、具有多晶轉(zhuǎn)變的系統(tǒng)；、具有多晶轉(zhuǎn)變的系統(tǒng)； 6、具有液相分層的系統(tǒng)；、具有液相分層的系統(tǒng)； 7、形成連續(xù)固溶體的系統(tǒng)；、形成連續(xù)固溶體的系統(tǒng)； 8、形成不連續(xù)固溶體的系統(tǒng)。、形成不連續(xù)固溶體的系統(tǒng)。第三節(jié)第三節(jié) 二元系統(tǒng)二元系統(tǒng)學(xué)習(xí)相圖的要求：學(xué)習(xí)相圖的要求： 1、相圖中點、線、面含、相圖中點、線、面含義；義； 2、析晶路程；、析晶路程； 3、杠桿規(guī)則；、杠桿規(guī)則； 4、相圖的作用。、相圖的作用。二元系統(tǒng)相圖的表示方法及杠杠規(guī)正則二元系統(tǒng)相圖的表示方法及杠杠規(guī)正則 相圖表示方法0102030405060708090100A

3、 contentmMT % BABT1B content杠杠規(guī)則G=G1+G2Gb%=G1b1%+G2b2%M1b1b2M2MT % BABb1、E：低共熔點：低共熔點 L AB f=0 TAE 液相線液相線 L A f=1 TBE 液相線液相線 L B f=12、M點析晶路程點析晶路程一、具有低共熔點的二元系統(tǒng)相圖一、具有低共熔點的二元系統(tǒng)相圖A TBE ABALBLTABLBM Lp=1 f=2M(熔體熔體)L1 s1,(A)L A p=2 f=1L2s2,AL A p=2 f=1EsE，A(B)L A+B p=3 f=0E(液相消失液相消失)ME,A+Bp=2 f=1M3,A+BA TB

4、ALBLTABLBMA+BEL2S2L1S1SEMEM33、杠桿規(guī)則、杠桿規(guī)則A TBALBLTABLBMA+BEL2S2L1S1SEMEM3M2M1T1T2TE (1) T1： 固相量固相量 S% = 0 ; 液相量液相量 L=100%; (2) T2： S% = M2L2/S2L2 100 ；L M2S2/S2L2 100 (3) 剛到剛到TE : 晶體晶體B未析出，固相只含未析出，固相只含A。 S% = MEE/SEE 100 ；L MESE/SEE 100 (4) 離開離開TE ：L 消逝，晶體消逝，晶體A、B 完全析出。完全析出。 SA% = MEB/AB 100 ； SB% = M

5、EA/AB 100 4、相圖的作用、相圖的作用 (1) 知道開始析晶的溫度，知道開始析晶的溫度， 析晶終點，熔化終點的溫度；析晶終點，熔化終點的溫度； (2) 平衡時相的種類；平衡時相的種類； (3) 平衡時相的組成平衡時相的組成 預(yù)測瓷胎的顯微結(jié)構(gòu)預(yù)測瓷胎的顯微結(jié)構(gòu) 預(yù)測產(chǎn)品性質(zhì)預(yù)測產(chǎn)品性質(zhì) (4) 平衡時相的含量。平衡時相的含量。A AmBn BMNLA LAAmBnB+AmBnB+LL+ AmBnL +AmBnE1E21、 E1、E2均為低共熔點；均為低共熔點；2、 冷卻組成變化路線；冷卻組成變化路線；3、 杠桿規(guī)則；杠桿規(guī)則；4、 相圖作用：當(dāng)原始配料落在相圖作用：當(dāng)原始配料落在AAm

6、Bn范圍內(nèi)，最終析晶產(chǎn)物為范圍內(nèi)，最終析晶產(chǎn)物為A和和AmBn； 當(dāng)原始配料落在當(dāng)原始配料落在BAmBn范圍內(nèi)，最終析晶產(chǎn)物為范圍內(nèi)，最終析晶產(chǎn)物為B和和AmBn；二、生成一致熔融二元化合物的二元系統(tǒng)相圖二、生成一致熔融二元化合物的二元系統(tǒng)相圖討論討論1、E：低共熔點：低共熔點 ，f 0，是析晶終點，是析晶終點，L AC ； P：轉(zhuǎn)熔點或回吸點，：轉(zhuǎn)熔點或回吸點， f0，不一定是析晶終點，不一定是析晶終點， LBC一種液相和一種晶相，二者組成與化合物組成皆不相同。一種液相和一種晶相，二者組成與化合物組成皆不相同。bL+AL+CA+CC+BA C BL+BTaTEEPKL三、生成一個不一致熔融化

7、合物的二元相圖三、生成一個不一致熔融化合物的二元相圖bL+AL+CA+CC+BA C BL+BTaEKL12 析晶路線析晶路線 Lp=1 f=2熔體熔體1K M , (B)PF, 開始回吸開始回吸B(C)PD ，晶體，晶體B消失消失CLP C p=2 f=1EH , C+(A)E(液相消失液相消失)O , A+CL A+C p=3 f=0L B p=2 f=1LP BC p=3 f=0PFMGBCLDOH同理可分析組成同理可分析組成2的冷卻過程。在轉(zhuǎn)熔點的冷卻過程。在轉(zhuǎn)熔點P處，處， LBC時，時，L先消失，固相組先消失，固相組 成點為成點為D和和F，其，其含量含量 由由D、J、F三點相對位置

8、求出。三點相對位置求出。P點是回吸點又點是回吸點又是析晶終點。是析晶終點。BCLbL+AL+CA+CA C BL+BTaEP D J FML2B+C組成組成3在在P點回吸，在點回吸，在LBC時時LB同時消失，同時消失， P點是回吸點又是析晶終點。點是回吸點又是析晶終點。bL+AL+CA+CC+BA C BL+BTaEP D L3BCLP點是過渡點，因為無點是過渡點，因為無B相生成。相生成。bL+AL+CA+CC+BA C BL+BTaTEEPL Lp=1 f=2熔體熔體4F D , (C)EH , C+(A)E(液相消失液相消失)L ，ACL C p=2 f=1L A+C p=3 f=04FD

9、 L H 組成組成 反應(yīng)性質(zhì)反應(yīng)性質(zhì)(TP) 析晶終點析晶終點 析晶終相析晶終相 組成在組成在PD之間之間 LBC ；B先消失先消失 E AC DF之間之間 LBC ；L先消失先消失 P BC D點點 LBC ；LB同時消失同時消失 P C P點點 L(B)C E AC 總結(jié)規(guī)律：總結(jié)規(guī)律：4bL+AL+CA+CC+BA C BL+BTaTEEPKL132D F化合物在低溫形成高溫分解化合物在低溫形成高溫分解L+AL+BA+BA C BA+CC+BETaTeTd1A BA+BA+CB+CA+BEL+AL+B化合物存在于某一溫度范圍內(nèi)化合物存在于某一溫度范圍內(nèi)2四、固相中有化合物形成或分解的二元

10、系統(tǒng)相圖四、固相中有化合物形成或分解的二元系統(tǒng)相圖A BA+BA+CB+CL+AL+CL+B3升溫形成，降溫分解升溫形成，降溫分解C C/ D D/EHOP熔體熔體3的冷卻過程：的冷卻過程：L P +BCp=3 f=0 Lp=1 f=2熔體熔體3C C/ , (B)L Bp=2 f=1PD/, 開始回吸開始回吸B(C)P (液相消失液相消失)D ，BC B+C p=2 f=1H , B+AO , A+BB+A p=2 f=1BCLCA+B 兩種類型：兩種類型：A、在低共熔點下發(fā)生、在低共熔點下發(fā)生 B、在低共熔點以上發(fā)生、在低共熔點以上發(fā)生 實例應(yīng)用：實例應(yīng)用： 1、CaO.Al2O3.2Si

11、O2SiO2系統(tǒng)相系統(tǒng)相 圖，圖，石石 英多晶轉(zhuǎn)變溫度在低共熔點英多晶轉(zhuǎn)變溫度在低共熔點1368之上，之上， 在液相中，在液相中， -方石英方石英 -鱗石英的轉(zhuǎn)鱗石英的轉(zhuǎn) 變溫度變溫度 1470。 2、CaO.SiO2 CaO.Al2O3.2SiO2系系 統(tǒng)相圖，統(tǒng)相圖， CS在低于低共熔點在低于低共熔點 (1307)的溫度，的溫度， 在固相中發(fā)生在固相中發(fā)生 多晶轉(zhuǎn)變：多晶轉(zhuǎn)變：-CS -CS， 轉(zhuǎn)變溫度為轉(zhuǎn)變溫度為1125。五、具有多晶轉(zhuǎn)變的二元系統(tǒng)相圖五、具有多晶轉(zhuǎn)變的二元系統(tǒng)相圖A、在低共熔點下發(fā)生、在低共熔點下發(fā)生TETPBA B ABABALBLETabB、在低共熔點以上發(fā)生、在低

12、共熔點以上發(fā)生aC P EA+LA+LA+BB+LLA BB%1BA B ABABALBLETaTETPP F/ FD D/C C/1/b析晶路程：析晶路程： Lp=1 f=2熔體熔體1C C/ , (B)L Bp=2 f=1ED/, B(A)A+B p=2 f=1F，AB E(液相消失液相消失)D , B A A +B p=2 f=1L A+B p=3 f=01/ ，ABLA+BAA 23aEA+LA+LA+BB+LLA BB%DL A p=2 f=1F F/ , (A)F/FC P PC , (AA)E D/ ， A +BD/ Lp=1 f=2熔體熔體2PC , A L+A A +L p=

13、3 f=0 A A E(L消失消失)G ，A BGL A +B p=3 f=0A +BLL A p=2 f=11、點、點E：低共熔點：低共熔點 LAB f=0 F：LG ALF f=02、線、線GKF為液相分界線；為液相分界線；3、帽形區(qū)、帽形區(qū)GKFG為二液存在區(qū)，區(qū)域的存在與溫度有關(guān)。為二液存在區(qū)，區(qū)域的存在與溫度有關(guān)。4、析晶路程：、析晶路程：六、具有液相分層的二元系統(tǒng)相圖六、具有液相分層的二元系統(tǒng)相圖TFTEKTaG EbA A+BA+LA+LB+LL2L分相分相 區(qū)區(qū)OBFBTFTEKTaG EbA A+BA+LA+LB+LL2L分相分相 區(qū)區(qū)OBFB1 兩層兩層p=1 f=2熔體熔

14、體1L1 L1/L1 L1/ L2 L2/ 兩層兩層p=1 f=2L2L2/PGTF，(A)FTF，ALG LF+A f=0LF A p=2 f=1E TE ， A+(B)L A +B p=3 f=0E(L消失消失)O ，AB L A +B 5、運用：、運用： CaO-SiO2及及MgO-SiO2系統(tǒng)相圖，在系統(tǒng)相圖，在SiO2含量高處都有含量高處都有 一個二液一個二液分層區(qū)。分層區(qū)。11、特點：、特點： 無三相無變量點，即無三相無變量點，即fMIN1 兩個相平衡點，例兩個相平衡點，例2點和點和7點。點。2、杠桿規(guī)則計算固液相量。、杠桿規(guī)則計算固液相量。A BCTTaTbS(AB)LL+S(A

15、B)L+S(AB)B%236745OA B TTaTbS(AB)LL+S(AB)B%七、形成連續(xù)固溶體的二元系統(tǒng)相圖七、形成連續(xù)固溶體的二元系統(tǒng)相圖3、舉例：、舉例： 2MgO.SiO2和和2FeO.SiO2在高溫能在高溫能以各種比例互溶形成連續(xù)固溶體。以各種比例互溶形成連續(xù)固溶體。舉例：舉例： 鐵鈣黃長石鐵鈣黃長石(Ca2FeSiAlO7)與鎂與鎂方柱石方柱石(Ca2MgSi2O7)形成連續(xù)固溶形成連續(xù)固溶體中間有一交點。體中間有一交點。 SA(B)表示表示B組分溶解到組分溶解到A組分中所形成的固溶體；組分中所形成的固溶體； SB(A)表示表示A組分溶解在組分溶解在 B組分中所形成的固溶體。

16、組分中所形成的固溶體。八、形成不連續(xù)固溶體的二元相圖八、形成不連續(xù)固溶體的二元相圖T A F G B C DEba SA(B)+ SB(A)SA(B)SA(B)+LL+ SB(A)SB(A)LT A F G B C Eba SA(B)+ SB(A)SA(BSA(B)+LL+ SB(A)SB(A)LD2 13ED , (SA(B)SB(A)T2P S , (SB(A)PST1SB(A)L Lp=1 f=2熔體熔體1液態(tài)溶液液態(tài)溶液L SB(A)p=2 f=11/ SB(A)+ SA(B)p=2 f=11/ ， SA(B)+ SB(A)Q NT3IL SB(A)+ SA(B)p=3 f=0L SB

17、(A)+ SA(B)SA(B)SB(A)E(L消失消失)H ， SA(B)SB(A)H另一類：生成不連續(xù)固溶體且具有回吸點的另一類：生成不連續(xù)固溶體且具有回吸點的二元系統(tǒng)相圖二元系統(tǒng)相圖1、點、點G :低共熔點低共熔點 LSA(B)+ SB(A) f=0 點點J ：回吸點，：回吸點，f=0 L+SA(B) SB(A)123A O P BbaFGJSA(B)+ SB(A)SA(B)SA(B)+LSB(A)L+ SB(A)TA O P BbaSA(B)+ SB(A)SA(B)SA(B)+LL+ SB(A)T3JF , 開始回吸開始回吸SA(B)(SB(A)FJSA(B)L + SA(B) SB(A

18、)p=3 f=0SB(A) SB(A)p=1 f=2X ， SA(B)+ SB(A)SB(A)HX Lp=1 f=2熔體熔體3JG，SB(A)GD C , (SA(B)CDL SA(B)p=2 f=1L SB(A)p=2 f=1E FF(L消失消失)E ， SB(A) LSB(A) SB(A) SA(B) + SB(A) 剛離開剛離開J時組成時組成 SA(B)先消失先消失 LSA(B)同時消失同時消失 L先消失先消失 J點點: LSA(B) SB(A) 3 1 2組成點組成點123A O P BbaFGJSA(B)+ SB(A)SA(B)SA(B)+LSB(A)L+ SB(A)T專業(yè)相圖：專業(yè)

19、相圖：分析步驟：分析步驟：了解系統(tǒng)中各種物質(zhì)的性質(zhì)，如是否有化合物、了解系統(tǒng)中各種物質(zhì)的性質(zhì)，如是否有化合物、化合物是否一致熔融、在固相中生成還是分解、化合物是否一致熔融、在固相中生成還是分解、是否有固溶體形成以及多晶轉(zhuǎn)變等。是否有固溶體形成以及多晶轉(zhuǎn)變等。以一致熔融化合物的等組成線為分界線，把復(fù)雜以一致熔融化合物的等組成線為分界線，把復(fù)雜系統(tǒng)分解為若干簡單分二元系統(tǒng)。系統(tǒng)分解為若干簡單分二元系統(tǒng)。分析各分二元系統(tǒng)中的點、線、區(qū)所表達(dá)的相平分析各分二元系統(tǒng)中的點、線、區(qū)所表達(dá)的相平衡關(guān)系。衡關(guān)系。分析熔體的冷卻析晶過程或混合物的加熱過程。分析熔體的冷卻析晶過程或混合物的加熱過程。應(yīng)用杠杠規(guī)則計

20、算系統(tǒng)中成平衡兩相相對數(shù)量應(yīng)用杠杠規(guī)則計算系統(tǒng)中成平衡兩相相對數(shù)量或百分含量?；虬俜趾?。 1、CaO-SiO2系統(tǒng)相圖系統(tǒng)相圖 要求：要求： (1)會劃分分二元系統(tǒng)；會劃分分二元系統(tǒng)； (2)無變量點的性質(zhì)，相間平衡；無變量點的性質(zhì)，相間平衡； (3)具體分析具體分析SiO2-CS分系統(tǒng)，解釋為何分系統(tǒng)，解釋為何CaO可作可作為為 硅磚生產(chǎn)的硅磚生產(chǎn)的 礦化劑；礦化劑； (4) C2S-CaO分系統(tǒng)含有硅酸鹽水泥的重要礦物分系統(tǒng)含有硅酸鹽水泥的重要礦物 C3S和和C2S，C3S是不一致熔融化合物，僅能穩(wěn)是不一致熔融化合物，僅能穩(wěn) 定存在于定存在于12502150之間。之間。 (5) 會應(yīng)用相

21、圖指導(dǎo)實際生產(chǎn)。會應(yīng)用相圖指導(dǎo)實際生產(chǎn)。圖10-14 C2S的多晶轉(zhuǎn)變自由焓050010001500T 52567072586011601420LH(4) 在在A3S2SiO2分系統(tǒng)分系統(tǒng),莫來石質(zhì)莫來石質(zhì) (Al2O372% )及剛玉質(zhì)耐火磚及剛玉質(zhì)耐火磚(Al2O390% )都都 是性能優(yōu)良的耐火材料。是性能優(yōu)良的耐火材料。分析粘土磚，其礦物組成分析粘土磚，其礦物組成?分析生產(chǎn)硅磚中分析生產(chǎn)硅磚中Al2O3存在降低耐火度的影存在降低耐火度的影 響響?2、Al2O3-SiO2系統(tǒng)相圖系統(tǒng)相圖分析粘土磚，其礦物組成分析粘土磚，其礦物組成? 石英和莫來石石英和莫來石(A3S2), A3S2含量增

22、加，含量增加，耐火度增大，其中含耐火度增大，其中含Al2O3大約大約33。 留意：配料組成在留意：配料組成在E1F范圍內(nèi)，必須注范圍內(nèi)，必須注意液相線的變化。意液相線的變化。 分析生產(chǎn)硅磚中分析生產(chǎn)硅磚中Al2O3存在降低耐火度的影存在降低耐火度的影 響響? 因因 為此系統(tǒng)中在為此系統(tǒng)中在1595低共熔點處生成低共熔點處生成含含Al2O3 5.5wt%d的液的液 相，相，E1點靠近點靠近SiO2,當(dāng)當(dāng)加入加入1wt的，在的，在1595就產(chǎn)生就產(chǎn)生 1：5.5=18.2 液相，與液相，與SiO2平衡的液相線從熔點平衡的液相線從熔點1723迅速降為迅速降為1595，因而使耐火度大大降低。，因而使耐

23、火度大大降低。 圖10-15 Al2O3-SiO2系統(tǒng)相圖20001800160014001200溫 度SiO220406080Al2O3摩爾20406080L+Al2O31723 L+SiO2E11595L+A3S2固溶體1850L1840E2Al2O3+A3S2固溶體A3S2固溶體SiO2+A3S2固溶體重量2050L+A3S2固溶體F (1)劃分二元分系統(tǒng)；劃分二元分系統(tǒng)； (2)確定各無變量點的性質(zhì)及相間平衡；確定各無變量點的性質(zhì)及相間平衡； (3)運用：鎂質(zhì)耐火材料配料中運用：鎂質(zhì)耐火材料配料中MgO含量應(yīng)大于含量應(yīng)大于Mg2SiO4中中 MgO含量，否則配料點落入含量，否則配料點落

24、入Mg2SiO4SiO2系統(tǒng)，系統(tǒng)， 開始出現(xiàn)液相溫開始出現(xiàn)液相溫 度及全融溫度急劇下降，造成耐度及全融溫度急劇下降，造成耐 火度急劇下降?；鸲燃眲∠陆?。 留意：鎂質(zhì)磚留意：鎂質(zhì)磚(T共共1850)與硅質(zhì)磚與硅質(zhì)磚(T共共1436) 不能混用，否則共熔點下降。不能混用，否則共熔點下降。 3、MgO-SiO2二元系統(tǒng)二元系統(tǒng)L150017001900210023002500270029000102030405060708090100MgOMg2SiO4MgSiO3SiO2重 量 SiO318501890BCMgOMgO+LDFFL+ -方 石 英1543MgSiO3+LMgSiO3+ -方 石

25、英Mg2SiO4+LAMgO+MgSiO4Mg2SiO4+MgSiO31557E1695圖10-16 MgO-SiO2系統(tǒng)相圖常用于玻璃，其最低共熔點為常用于玻璃，其最低共熔點為799。 73SiO2和和27Na2O易溶于水生成泡花堿。易溶于水生成泡花堿。 由于由于Na2O在高溫容易揮發(fā)在高溫容易揮發(fā),故相圖中缺乏故相圖中缺乏Na2O含量高部分。含量高部分。4、Na2O-SiO2二元系統(tǒng)二元系統(tǒng) 三元凝聚系統(tǒng)三元凝聚系統(tǒng): f c p 14 p ， 當(dāng)當(dāng) p=1 時，時， fmax3 ( 即組成即組成x1、x2和溫度的變和溫度的變化?；?第四節(jié)第四節(jié) 三元系統(tǒng)相圖三元系統(tǒng)相圖相圖相圖頂點：單

26、元系頂點：單元系統(tǒng)或純組分；統(tǒng)或純組分； 邊：邊： 二元系二元系統(tǒng)；統(tǒng)； 內(nèi)部：三元系內(nèi)部：三元系統(tǒng)統(tǒng) 運用：運用：1、已知組成點確定各物質(zhì)的含量；、已知組成點確定各物質(zhì)的含量； 2、已知含量確定其組成點的物質(zhì)。、已知含量確定其組成點的物質(zhì)。一、一、 三元系統(tǒng)組成的表示方法三元系統(tǒng)組成的表示方法 在三元系統(tǒng)中用等邊三角形來表示組成。在三元系統(tǒng)中用等邊三角形來表示組成。圖10-18 濃度三角形909090808080707070606060505050404040303030202020101010cEMDaABCa圖10-19 雙線法確定三元組成CABMbca二、三元系統(tǒng)組成中的一些關(guān)系二、三

27、元系統(tǒng)組成中的一些關(guān)系 1、等含量規(guī)則、等含量規(guī)則 在等邊三角形中，平行于一條邊的直線上在等邊三角形中，平行于一條邊的直線上的所有各點均含有相等的對應(yīng)頂點的組成。的所有各點均含有相等的對應(yīng)頂點的組成。ABCMNEDFO 從等邊三角形的某一頂點向?qū)呑鲝牡冗吶切蔚哪骋豁旤c向?qū)呑饕恢本€，則在線上的任一點表示對邊兩組一直線，則在線上的任一點表示對邊兩組分含量之比不變，而頂點組分的含量則隨分含量之比不變，而頂點組分的含量則隨著遠(yuǎn)離頂點而降低。著遠(yuǎn)離頂點而降低。 背向規(guī)則：背向規(guī)則：在三角形中任一混合物在三角形中任一混合物M，若從，若從M中不斷中不斷析出某一頂點的成分，則剩余物質(zhì)的成分析出某一頂點的

28、成分，則剩余物質(zhì)的成分也不斷改變也不斷改變(相對含量不變相對含量不變)，改變的途徑，改變的途徑在這個頂點和這個混合物的連線上，改變在這個頂點和這個混合物的連線上，改變的方向背向頂點。的方向背向頂點。 2、定比例規(guī)則、定比例規(guī)則ABCMNEDFO3、杠桿規(guī)則、杠桿規(guī)則 在三元系統(tǒng)中，一種混合物分解為兩種物質(zhì)在三元系統(tǒng)中，一種混合物分解為兩種物質(zhì)(或或兩種物質(zhì)合成為一種混合物兩種物質(zhì)合成為一種混合物)時，它們的組成點在時，它們的組成點在一條直線上，它們的重量比與其它組成點之間的一條直線上，它們的重量比與其它組成點之間的距離成反比。距離成反比。A BCoMPb1bb2 推導(dǎo)：推導(dǎo)：GMGOGP GM

29、b%GOb1%+GPb2%MOMPGGPO 物質(zhì)的分解和合成實際上就是物相的變化。對于三元系統(tǒng)中有物質(zhì)的分解和合成實際上就是物相的變化。對于三元系統(tǒng)中有混合物分解為三種物質(zhì)，或有三種物質(zhì)生成一種物質(zhì)，其重量比需混合物分解為三種物質(zhì)，或有三種物質(zhì)生成一種物質(zhì)，其重量比需用兩次杠桿規(guī)則求出。用兩次杠桿規(guī)則求出。根據(jù)杠桿規(guī)則：根據(jù)杠桿規(guī)則：M1M2P PM3 MM1 M2M3 MM1M2M3M.PA BC5 5、交叉位置規(guī)則、交叉位置規(guī)則 M M點在點在M1M2M3M1M2M3某一某一條邊的外側(cè)，且在另二條條邊的外側(cè)，且在另二條邊的延長線范圍內(nèi)。這需邊的延長線范圍內(nèi)。這需要從物質(zhì)要從物質(zhì)M1M1M2

30、M2中取出一中取出一定量的定量的M3M3才能得到混合物才能得到混合物M M，此規(guī)則稱為交叉位置規(guī)，此規(guī)則稱為交叉位置規(guī)則。則。 由杠桿規(guī)則：由杠桿規(guī)則：M1M2P M+M3PM1M2MM3M1M2M3MPA BC從M1M2中取出M3愈多，則M點離M3愈遠(yuǎn)。6 6、共軛位置規(guī)則、共軛位置規(guī)則 在三元系統(tǒng)中，物質(zhì)組成在三元系統(tǒng)中，物質(zhì)組成點點M M在在的一個角頂之外，這的一個角頂之外，這需要從物質(zhì)需要從物質(zhì)M3M3中取出一定量的中取出一定量的混合物質(zhì)混合物質(zhì)M1M1M2M2，才能得到，才能得到新物質(zhì)新物質(zhì)M M，此規(guī)則稱為共軛位，此規(guī)則稱為共軛位置規(guī)則。置規(guī)則。 由重心規(guī)則：由重心規(guī)則： M1 M

31、1M2M2M MM3M3 或：或：M M M3 M3 (M1(M1M2)M2) 結(jié)論：從結(jié)論：從M3M3中取出中取出M1M1M2M2愈多，愈多， 則則M M點離點離M1M1和和M2M2愈愈遠(yuǎn)。遠(yuǎn)。M1M2M3MA BC.CBAE2E1E3E/A/B/C/e3e1e2EABCM/DMFD/三、簡單三元系統(tǒng)的立體狀態(tài)圖和平面投影圖三、簡單三元系統(tǒng)的立體狀態(tài)圖和平面投影圖立體圖的空間曲面立體圖的空間曲面(液相面液相面) 投影為平面上的初晶投影為平面上的初晶區(qū)區(qū) 、 、 ABCe1E E1E/、e2E E2E/ 、e3E E3E/;平面界線平面界線空間界線空間界線平面點平面點空間點空間點e1 E1e2

32、 E2e3 E3 EE/ (2) 冷卻過程溫度降低的方向 (3) 等溫線： 在空間結(jié)構(gòu)圖的液相面上， 高度不同，溫度也不同， 而液相面投影到ABC上是 一個沒有高低差別的平面， 因而引入 等溫線。 相圖中一般注明等溫線的溫度。 結(jié)論：結(jié)論： 三角形頂點溫度最高，三角形頂點溫度最高， 離頂點愈遠(yuǎn)其離頂點愈遠(yuǎn)其 表示表示 溫度愈低。等溫線愈密，表示液溫度愈低。等溫線愈密，表示液 相面越相面越 陡陡 峭。峭。三元系統(tǒng)的等溫截面三元系統(tǒng)的等溫截面 Lp=1 f=3熔體熔體MM C , (C)L Cp=2 f=2DC , C(B)L A +B+C p=4 f=0E(L消失消失)M ，AB+CE F ，B

33、+C+(A)7、析晶路程：、析晶路程：L C+Bp=3 f=1FCBAEDCAB1 1、生成一個一致熔融二元化合物的三元系統(tǒng)相圖、生成一個一致熔融二元化合物的三元系統(tǒng)相圖L+AL+SL+BA e1 S e2 B e4e3CABCSE1E2m 在相圖上的特點：在相圖上的特點： 其組成點位于其初晶區(qū)范圍內(nèi)。其組成點位于其初晶區(qū)范圍內(nèi)。 要求：要求： (1) 確定溫度的變化方向；確定溫度的變化方向； (2)各界線的性質(zhì)；各界線的性質(zhì)； (3) 會劃分各分三元系統(tǒng)；會劃分各分三元系統(tǒng)； (4) 分析不同組成點的析晶路程，分析不同組成點的析晶路程， 析析 晶終點和析晶終產(chǎn)物；晶終點和析晶終產(chǎn)物； (5)

34、 在在E1E2界線上界線上m點是溫度最點是溫度最 高點。高點。 (連線規(guī)則連線規(guī)則)四、三元系統(tǒng)相圖的基本類型四、三元系統(tǒng)相圖的基本類型相圖上的特點：相圖上的特點： 化合物組成點化合物組成點不在其初晶區(qū)范不在其初晶區(qū)范圍內(nèi)。圍內(nèi)。A/Q/S/B/L+AL+SL+BA e1 Q S B e4e3CABCSEmP2 2、生成一個不、生成一個不一致熔融二元化一致熔融二元化合物的三元系統(tǒng)合物的三元系統(tǒng)(1) 幾條重要規(guī)則幾條重要規(guī)則 A 連線規(guī)則：用來判斷界線的溫度走向；連線規(guī)則：用來判斷界線的溫度走向； 定義：將界線定義：將界線(或延長線或延長線)與相應(yīng)的連線相交，與相應(yīng)的連線相交， 其交點是該界線

35、上的溫度最高點；其交點是該界線上的溫度最高點； 溫度走向是背離交點。溫度走向是背離交點。CSCSEFmCSmCSCSmCS共熔界線的溫度下降方向：共熔界線的溫度下降方向：轉(zhuǎn)熔界線的溫度下降方向：轉(zhuǎn)熔界線的溫度下降方向：注：副三角形指與該無變量點液相平衡的三個晶相組成點連注：副三角形指與該無變量點液相平衡的三個晶相組成點連接成的三角形。接成的三角形。 判斷無變量點的性質(zhì)的又一方法：判斷無變量點的性質(zhì)的又一方法： 根據(jù)界線的溫度下降方向，任何一個無變量點必是根據(jù)界線的溫度下降方向，任何一個無變量點必是 三個初相區(qū)和三條界線的交匯點：三個初相區(qū)和三條界線的交匯點： 三條界線的溫度下降箭頭一定都指向交

36、匯點共熔點；三條界線的溫度下降箭頭一定都指向交匯點共熔點； 兩條界線的溫度下降箭頭指向交匯點單轉(zhuǎn)熔點兩條界線的溫度下降箭頭指向交匯點單轉(zhuǎn)熔點(雙升點雙升點)； 兩條界線的溫度下降箭頭背向交匯點雙轉(zhuǎn)熔點兩條界線的溫度下降箭頭背向交匯點雙轉(zhuǎn)熔點(雙降點雙降點)。A e1 Q S B e4e3CABCSEmP課堂總結(jié)課堂總結(jié)一、一、 三元系統(tǒng)組成的表示方法三元系統(tǒng)組成的表示方法BACM N P b c a 二、三元系統(tǒng)組成中的一些關(guān)系二、三元系統(tǒng)組成中的一些關(guān)系 1、等含量規(guī)則、等含量規(guī)則A BCP Q E D FM3、杠桿規(guī)則、杠桿規(guī)則5 5、交叉位置規(guī)則、交叉位置規(guī)則6 6、共軛位置規(guī)則、共軛位

37、置規(guī)則M1M2M3M.PA BCM1M2M3MPA BC2、定比例規(guī)則、定比例規(guī)則幾條重要規(guī)則幾條重要規(guī)則A e1 Q S B e4e3CABCSEmP副三角形副三角形(2) 不同組成的結(jié)晶路程分析不同組成的結(jié)晶路程分析 A、劃分副三角形，、劃分副三角形， 確定組成點的位置；確定組成點的位置； B、 分析析晶產(chǎn)物和析晶終點；分析析晶產(chǎn)物和析晶終點； C、分析析晶路線，正確書寫其結(jié)晶路程；、分析析晶路線，正確書寫其結(jié)晶路程；D、利用規(guī)則檢驗其正確性。、利用規(guī)則檢驗其正確性。A e1 Q S B e4e3CABCSEmP.1FDL A +S p=3 f=1 Lp=1 f=3熔體熔體11 S , (

38、S)DS , S(A)L A +S+C p=4 f=0E(L消失消失)1 ，AS+CE F ，A+S+(C)L S p=2 f=2A e1 Q S B e4e3CABCSEmPOQ2 .2點在點在B的初晶區(qū)，的初晶區(qū)，開始析出的晶相為開始析出的晶相為B，組成點在組成點在 BSC內(nèi)，內(nèi)，析晶終點為析晶終點為P點，點，析出晶相為析出晶相為B、S、C。L C +B p=3 f=1 Lp=1 f=3熔體熔體22 B , (B)QB , B(C)L+B S+C p=4 f=0P(L消失消失)2 ，BS+CP O ，B+(S)+CL B p=2 f=2A e1 Q S B e4e3CABCSEP. 3分析

39、：分析：3點在點在C的初晶區(qū)內(nèi)，的初晶區(qū)內(nèi)，開始析出的晶相為開始析出的晶相為C， 在在ASC內(nèi)，析晶終內(nèi)，析晶終點在點在E點，結(jié)晶終產(chǎn)物是點，結(jié)晶終產(chǎn)物是A、S、C。途中經(jīng)過。途中經(jīng)過P點，點，P點點是轉(zhuǎn)熔點，同時也是過渡是轉(zhuǎn)熔點，同時也是過渡點。點。 L+B S+C L C +B p=3 f=1 Lp=1 f=3熔體熔體33 C , (C)mC , C(B)L+B S+C p=4 f=0P(B消失消失)F ，S+CP D ，B+(S)+CL C p=2 f=2L S+C p=3 f=1E G ，S+(A)+CL A+S+C p=4 f=0E(L消失消失)3 ，A+S+CDFGmA e1 Q

40、S B e4e3CABCSEmP. 4課堂分析L +B C p=3 f=1 Lp=1 f=3熔體熔體55 B , (B)HB , B(S)L S p=2 f=2ES ，S+(C+A)I (B消失消失)S ，SL B p=2 f=2L S+C+A p=4 f=0E(L消失消失)5 ，A+S+CA e1 Q S B e4e3CABCSEmPHI. 5注：注：5點在點在ES的連線上的連線上A e1 Q S B e4e3CABCSEmP 3、組成點、組成點 在在 ASC內(nèi)，內(nèi)，E點是析晶終點，點是析晶終點， 在在 BSC內(nèi)，內(nèi)，P點是析晶終點。點是析晶終點。 在連線在連線SC上，上，P點是析晶終點。點

41、是析晶終點。4、 P點點:在多邊形在多邊形PCSQ范圍內(nèi)，經(jīng)過范圍內(nèi)，經(jīng)過P點時發(fā)生轉(zhuǎn)熔，點時發(fā)生轉(zhuǎn)熔， 晶相晶相B先消失，先消失， 液相沿液相沿PE移動，在移動，在E點液相消失；點液相消失； 在在 SPQ內(nèi)存在穿晶區(qū)；內(nèi)存在穿晶區(qū)； 在在 BSC內(nèi)，在內(nèi)，在P點液相先消失；點液相先消失； 在連線在連線SC上，上，B和液相同時消失。和液相同時消失。1、無變量點性質(zhì)、無變量點性質(zhì) P點：點：L+B S+C E點：點： L AS+C2、界線性質(zhì)、界線性質(zhì)PQ是轉(zhuǎn)熔線是轉(zhuǎn)熔線 L+B S 其它為共熔線。其它為共熔線。 特點：三個無變量點，但只能劃分兩個特點：三個無變量點，但只能劃分兩個副三角形，即可

42、能的析晶終點是副三角形，即可能的析晶終點是P點或點或E點。點。(1) 點的性質(zhì)：點的性質(zhì)： P 單轉(zhuǎn)熔點單轉(zhuǎn)熔點 LA SC ； E 共熔點共熔點 L SCB R 過渡點，雙降點過渡點，雙降點 LAB S (L起介質(zhì)作用起介質(zhì)作用)(2) 用切線規(guī)則判斷界線性質(zhì)。用切線規(guī)則判斷界線性質(zhì)。 PR ： LA S(3) 分析分析1點的析晶路程點的析晶路程 A S e3 BCP E RACSBS+AS+BA+BL+AL+Bae3/b. 13 3、生成一個固相分解的二元化合物的三元系統(tǒng)、生成一個固相分解的二元化合物的三元系統(tǒng) A S e3 BCP E RACSBL +A S p=3 f=1 Lp=1 f

43、=3熔體熔體11 A , (A)DA , A(S)L S p=2 f=2FS ，S+(C)N (A消失消失)S ，SL A p=2 f=2L S+C p=3 f=1E(L消失消失)1 ，B+S+CODFN. 1EO ，(B)+S+CL B+S+C p=4 f=0相圖特點：相圖特點：S的組成點在其初晶區(qū)內(nèi)。系統(tǒng)可劃分為三個分系統(tǒng)的組成點在其初晶區(qū)內(nèi)。系統(tǒng)可劃分為三個分系統(tǒng) 要求：要求：(1) 由連線規(guī)則確定溫降方向；由連線規(guī)則確定溫降方向； (2) 由切線規(guī)則判斷界線性質(zhì)；由切線規(guī)則判斷界線性質(zhì)； . S Ae3BCe2e1ABCS (3) 由重心規(guī)則確定無變量點的性質(zhì)；由重心規(guī)則確定無變量點的

44、性質(zhì)； (4) 由三角形規(guī)則確定析晶終點及終產(chǎn)物；由三角形規(guī)則確定析晶終點及終產(chǎn)物； (5) 分析析晶路程。分析析晶路程。4 4、 具有一個一致熔融三元化合物的三元系統(tǒng)相具有一個一致熔融三元化合物的三元系統(tǒng)相 (1) 特點：組成點不在初晶區(qū)內(nèi)；特點：組成點不在初晶區(qū)內(nèi)； (2) 劃分三個副三角形；劃分三個副三角形； (3) 用重心規(guī)則或溫降變化方向判斷點的性質(zhì)，用重心規(guī)則或溫降變化方向判斷點的性質(zhì)， 無變量點所處位置有兩種可能，交叉位或共軛位，無變量點所處位置有兩種可能，交叉位或共軛位， 相應(yīng)的性質(zhì)為單轉(zhuǎn)熔點或雙轉(zhuǎn)熔點；相應(yīng)的性質(zhì)為單轉(zhuǎn)熔點或雙轉(zhuǎn)熔點； (4)用切線規(guī)則判斷界線性質(zhì)。有時某一界

45、線具用切線規(guī)則判斷界線性質(zhì)。有時某一界線具 有兩種性質(zhì)，有兩種性質(zhì)， 即共熔線和轉(zhuǎn)熔線。即共熔線和轉(zhuǎn)熔線。E1：低共熔點：低共熔點 LASCE2： 低共熔點低共熔點 LBSCP： 單轉(zhuǎn)熔點單轉(zhuǎn)熔點 LA BS線線PE1 ： 轉(zhuǎn)熔線轉(zhuǎn)熔線 LA S. SE1E2PBCASe1e2e3ABC5 5、 具有不一致熔融三元化合物的三元系統(tǒng)相圖具有不一致熔融三元化合物的三元系統(tǒng)相圖E： 低共熔點低共熔點 L ASCF： 低共熔點低共熔點 L BSCP： 雙轉(zhuǎn)熔點雙轉(zhuǎn)熔點 LAB S線線PE： 轉(zhuǎn)熔線轉(zhuǎn)熔線 LAS線線FP：兼有兩種性質(zhì)，：兼有兩種性質(zhì)，N點是轉(zhuǎn)折點點是轉(zhuǎn)折點 PN： 轉(zhuǎn)熔線轉(zhuǎn)熔線 LBS

46、 NF： 共熔線共熔線 L BS6 6、 具有多晶轉(zhuǎn)變的三元系統(tǒng)相圖具有多晶轉(zhuǎn)變的三元系統(tǒng)相圖7 7、 形成一個二元連續(xù)固溶體的三元系統(tǒng)相圖形成一個二元連續(xù)固溶體的三元系統(tǒng)相圖8 8、 具有液相分層的三元系統(tǒng)相圖具有液相分層的三元系統(tǒng)相圖ABC. . SBSCAEFPN1.五、五、 三元系統(tǒng)相圖舉例三元系統(tǒng)相圖舉例圖10-28 CaO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)相圖 1、 CaOAl2O3SiO2系統(tǒng)系統(tǒng) 判讀相圖的步驟：判讀相圖的步驟： (1) 判斷有多少化合物生成，判斷化合物的性質(zhì)。判斷有多少化合物生成，判斷化合物的性質(zhì)。 (2) 用連線規(guī)則判斷界線溫度變化方向；用連線規(guī)則判斷界線溫度變化方

47、向； (3) 用切線規(guī)則判斷界線性質(zhì)；用切線規(guī)則判斷界線性質(zhì)； (4) 根據(jù)無變量點劃分相應(yīng)的副三角形。根據(jù)無變量點劃分相應(yīng)的副三角形。 一般無變量點個數(shù)一般無變量點個數(shù) 副三角形個數(shù)副三角形個數(shù) (5) 確定無變量點的性質(zhì)；確定無變量點的性質(zhì)； (6) 分析析晶路程；分析析晶路程； (7) 判斷相圖上是否存在晶型轉(zhuǎn)變、液相分層或判斷相圖上是否存在晶型轉(zhuǎn)變、液相分層或 形成固溶體等現(xiàn)形成固溶體等現(xiàn) 象。象。 具體介紹富鈣部分相圖及實際生產(chǎn)時冷卻過程中具體介紹富鈣部分相圖及實際生產(chǎn)時冷卻過程中 的的 液相獨立析晶。液相獨立析晶。Ca-Al-Si熔體冷卻可能結(jié)果熔體冷卻可能結(jié)果(理想情況理想情況)：平衡析晶成晶體平衡析晶成晶體急冷成玻璃急冷成玻璃液相獨立析晶液相獨立析晶S i O2C3SC a OC1 2A7A l2O3CADUHPKC3AkhZF123SC2SC2SC3SC aOC3AyC1 2A7E圖10-29 CaO-A12O3-SiO2系統(tǒng)富鈣部分相圖要求：按分析相圖的步驟具體分析。要求：按分析相圖的步驟具體分析。 (1) 有多少化合物：有多少化合物：5個二元化合物，個二元化合物，4個三元化合物。個三元化合物。 (2) 化合物的組成點；化合物的組成點； (3) 判斷化合物的性