三元相圖等溫截面圖

5、三元相圖等溫截面圖等溫截面:用一定溫度的平面，即平行于底平面的等溫截面去截相圖的立體圖，把所得交線畫于平面上就是等溫截面，等溫截面又稱橫截面或等溫?cái)嗝鎴D。這些截面的截痕就是液相等溫線和固相等溫線，通過在這些等溫線上的平衡相各點(diǎn)，在等溫線的中間可以做出許多直線（結(jié)線），結(jié)線兩端為在此溫度下相平衡的兩相組成，而結(jié)線是由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的。從等溫截面圖上看，等溫截面圖有3種相區(qū)被給定溫度包圍的液相區(qū)單一固相與液相平衡共存區(qū)域二固相混合物與給定溫度的某一組成的液相區(qū)域三元實(shí)際相圖

1、CaO-Al2O3-SiO2系相圖

①請(qǐng)指出圖中不一致熔（分解熔融化合物），并寫出它們分解熔融反應(yīng)式，標(biāo)界線上的溫度下降方向。

②給出組成相X(25%Al2O3,20%CaO,55%SiO2）Y(30%Al2O3,30%CaO,40%SiO2）冷卻析晶路線，并分別求組成X（1400℃，1200℃，1170℃）和Y（1400℃，1300℃，1100℃）各溫度下的平衡相及其比例。③繪制1400℃等溫截面圖，并指出各相區(qū)的平衡相④A3S2與C2S7：3（重量）比例混合，繪制混合物熔體冷卻析晶過程，并指出該混合物熔體冷卻至1400℃平衡狀態(tài)下的平衡相及其比例，在上述溫度下如有液相存在，指出液相組成，最后指出該混合物的組成。⑤純剛玉（α-Al2O3）和純A3S2兩種耐火制品，在1400℃C/S=1的爐渣條件下使用，請(qǐng)用相圖推測(cè)哪種材料優(yōu)越。

①請(qǐng)指出圖中不一致熔（分解熔融化合物），并寫出它們分解熔融反應(yīng)式，標(biāo)界線上的溫度下降方向。

②給出組成相X(25%Al2O3,20%CaO,55%SiO2）Y(30%Al2O3,30%CaO,40%SiO2）冷卻析晶路線，并分別求組成X（1400℃，1200℃，1170℃）和Y（1400℃，1300℃，1100℃）各溫度下的平衡相及其比例。1400℃:由CAS2和組成為a的液相

1200℃:由CAS2、SiO2(鱗石英)和液相b

1170℃：冷卻平衡狀態(tài)為CAS2、S和CS三相平衡

③繪制1400℃等溫截面圖，并指出各相區(qū)的平衡相A3S2④A3S2與C2S7：3（重量）比例混合，繪制混合物熔體冷卻析晶過程，并指出該混合物熔體冷卻至1400℃平衡狀態(tài)下的平衡相及其比例，在上述溫度下如有液相存在，指出液相組成，最后指出該混合物的組成。1400℃:L+CA6+CAS2gfdeA3S2N⑤純剛玉（α-Al2O3）和純A3S2兩種耐火制品，在1400℃,C/S=1的爐渣條件下使用，請(qǐng)用相圖推測(cè)哪種材料優(yōu)越。A3S22、MgO-Al2O3-SiO2系相圖2、MgO-Al2O3-SiO2系相圖化合物性質(zhì)：一致熔二元化合物：M2S、MA、A3S2不一致熔二元化合物：MS不一致熔三元化合物：M2A2S5、M4A5S2劃分分三角形9個(gè)無(wú)變量點(diǎn)，9個(gè)分三角形三角形平衡相開始生成液相溫度℃①S、MS、M2A2S51355②MS、M2S、M2A2S51365③M2S、M2A2S5、MA1370④M、MA、M2S1710⑤A、MA、A3S21578⑥MA、A3S2、M4A5S21482⑦M(jìn)A、M4A5S2、M2A2S51453⑧A3S2、M4A5S2、M2A2S51460⑨A3S2、M2A2S5、S1440①把a(bǔ)-j各混合物組成點(diǎn)標(biāo)注在圖上,做出熔體冷卻析晶過程,并指出各點(diǎn)的結(jié)晶終了溫度和1500℃和常溫下的平衡相?②推斷組成X（20%MgO,80%Al2O3），Y（28.3%MgO，71.7%Al2O3），Z（60%MgO，40%Al2O3）三種材料在SiO2存在條件下，1600℃溫度條件使用，僅從熔融點(diǎn)比較，哪種材料較優(yōu)越?③欲研制一種MgO材料能在1500℃低溫?zé)Y(jié)，1700℃高溫使用，添加5wt%蠟石（70wt%SiO2，30wt%Al2O3）為助燒結(jié)劑，是否可行?④鎂鋁不燒磚為一級(jí)礬土骨料和Al2O3-MgO共磨粉，以6：4配制而成，其中MgO在制品中的含量為8~12%，請(qǐng)借助于相圖分析細(xì)粉組成選在何處為佳（假設(shè)骨料中Al2O3含量為85%）。①把a(bǔ)-j各混合物組成點(diǎn)標(biāo)注在圖上,并指出各點(diǎn)的結(jié)晶終了溫度和1500℃和常溫下的平衡相②推斷組成X（20%MgO,80%Al2O3），Y（28.3%MgO，71.7%Al2O3），Z（60%MgO，40%Al2O3）三種材料在SiO2存在條件下，1600℃溫度條件使用，僅從熔融點(diǎn)比較，哪種材料較優(yōu)越。③欲研制一種MgO材料能在1500℃低溫?zé)Y(jié)，1700℃高溫使用，添加5wt%蠟石（70wt%SiO2，30wt%Al2O3）為助燒結(jié)劑，是否可行。L向MgO中添加5wt%蠟石，可在圖中M、L（蠟石組成點(diǎn)）間連線，混合物的平衡組成點(diǎn)為連線上的T點(diǎn)，在分系統(tǒng)M-M2S-MA內(nèi)，于1710℃開始形成液相，所以這個(gè)材料可以滿足1700高溫使用的條件。能否在1500℃溫度下實(shí)現(xiàn)燒結(jié)，可以考查一下混有蠟石的MgO材料成型體在1500℃熱處理過程的狀態(tài)。首先，混入MgO粉粒間的蠟石，二者在高溫作用下，必然相互擴(kuò)散，發(fā)生平衡反應(yīng)。對(duì)于蠟石而言，由于吸收MgO，反應(yīng)產(chǎn)物必然離開原始組成點(diǎn)沿N-M連線自N移向T，它將經(jīng)歷兩個(gè)一固一液相區(qū)，一個(gè)單一液相區(qū)，兩個(gè)二固一液相區(qū)及一個(gè)三固相區(qū)即達(dá)平衡點(diǎn)T。這其中當(dāng)蠟石吸收大約11~31wt%MgO將完全熔融為單一液相，液相的參與必有助于平衡反應(yīng)的進(jìn)行和燒結(jié)，而當(dāng)MgO含量達(dá)52wt%以上液相又將消失而固化，又不影響1700℃的高溫使用。5wt%蠟石時(shí)MgO產(chǎn)生液相量與MgO的數(shù)量關(guān)系

④鎂鋁不燒磚為一級(jí)礬土骨料和Al2O3-MgO共磨粉，以6：4配制而成，其中MgO在制品中的含量為8~12%，請(qǐng)借助于相圖分析細(xì)粉組成選在何處為佳（假設(shè)骨料中Al2O3含量為85%）。3、CaO-MgO-SiO2系相圖

①把比例為MgO:CaO:C3S=40:40:20的混合物組成點(diǎn)標(biāo)注在相圖上,并指出該混合物的組成,若將這個(gè)混合物加熱,指出其開始與完全熔融的溫度,將該熔體冷卻至2000℃,其平衡相及其比例如何?②將純MgO和白云石（50wt%℃aO，50wt%MgO）于1600℃在CaO/SiO2=1和1.5系爐渣條件下使用，比較它們的抗侵蝕能力。③三種白云石X(80%M,20%C),Y(40%M,60%C),Z(20%M,80%C)在含SiO2條件下于1600℃下使用,試對(duì)它們的抗侵蝕性進(jìn)行比較?④對(duì)于組成為D的白云石，欲使其能在1600℃燒結(jié)，1700℃高溫使用性能穩(wěn)定，引入CaO/SiO2=1（質(zhì)量）的爐渣5wt%作為助燒結(jié)劑，請(qǐng)分析是否可行。

①把比例為MgO:CaO:C3S=40:40:20的混合物組成點(diǎn)標(biāo)注在相圖上,并指出該混合物的組成,若將這個(gè)混合物加熱,指出其開始與完全熔融的溫度,將該熔體冷卻至2000℃,其平衡相及其比例如何?

M點(diǎn)中含MgO=40%,CaO=55%,SiO2=5%開始出現(xiàn)液相溫度T:1850℃完全熔融溫度約2350℃②將純MgO和白云石（50wt%℃aO，50wt%MgO）于1600℃在CaO/SiO2=1(質(zhì)量)和1.5(摩爾)系爐渣條件下使用，比較它們的抗侵蝕能力。

對(duì)于MgO:吸收爐渣組成由M→Y的變化過程為，一旦吸收爐渣即刻形成液相，進(jìn)入⑤MgO+L兩相平衡相區(qū)，液相量隨吸收爐渣量增加，大約相當(dāng)于吸收78wt%的爐渣液相量達(dá)100%，進(jìn)入單一液相區(qū)⑧。

對(duì)于白云石（D）:由D→Y約吸收53wt%的爐渣方開始出現(xiàn)液相，大約吸收82wt%的爐渣液相量達(dá)100wt%，進(jìn)入單一液相區(qū)。1600℃氧化鎂（M）和白云石（D）吸收不同數(shù)量爐渣（Y）的液相生成量

氧化鎂白云石③三種白云石X(80%M,20%C),Y(40%M,60%C),Z(20%M,80%C)在含SiO2條件下于1600℃下使用,試對(duì)它們的抗侵蝕性進(jìn)行比較?XYZ10%25%31%④對(duì)于組成為D的白云石，欲使其能在1600℃燒結(jié)，1700℃高溫使用性能穩(wěn)定，引入CaO/SiO2=1（質(zhì)量）的爐渣5wt%作為助燒結(jié)劑，請(qǐng)分析是否可行。

這個(gè)混合物，如能在1600℃充分燒結(jié)，達(dá)到平衡時(shí)為C-M-C3S三相平衡共存，共熔溫度1850℃，在該溫度以下無(wú)液相產(chǎn)生。因此，燒結(jié)后的混合物在1700℃溫度下使用自然是相當(dāng)穩(wěn)定的。對(duì)于白云石與添加物混合物的成型體，它在1600℃高溫處理過程中，分布于白云石顆粒間的添加物，它在CaO-SiO2系統(tǒng)內(nèi)的CS-C2S分系統(tǒng)，1460℃就開始出現(xiàn)液相，1600℃為全液相區(qū)，熔融的添加物，將向白云石顆粒間滲透與白云石反應(yīng)，其組成也將由Y向X變化。其變化過程的液相量變化和相變化，它經(jīng)歷全液相區(qū)⑧，一固（C2S）一液二相區(qū)④二固（C2S、M）一液三相區(qū)③，三固（C3S、C2S、M）相區(qū)②，直至最后平衡點(diǎn)X，落入三固相（C、M、C3S）區(qū)①，開始出現(xiàn)液相溫度為1850℃.這說(shuō)明所選擇的助燒結(jié)劑，可以在較低溫度下產(chǎn)生液相，有促進(jìn)燒結(jié)作用。而經(jīng)1600℃的高溫作用，經(jīng)過平衡反應(yīng)，最終液相又消失，組成點(diǎn)進(jìn)入高熔融相區(qū)，可見所選擇的白云石助燒結(jié)劑是適宜的。

4、FeO-Al2O3-SiO2系相平衡

1)1600℃等溫截面下的平衡相及其平衡相2)有5種Al2O3-SiO2系耐火材料L(90wt%Al2O3，10wt%SiO2)，M(A3S2)，N(50wt%Al2O3，50wt%SiO2)，P(30wt%Al2O3，70wt%SiO2)，Q（10wt%Al2O3，90wt%SiO2)，它們混入或侵入5wt%FeO后,在1600℃產(chǎn)生的液相,其組成和數(shù)量如何?3)與5%FeO反應(yīng)后的Al2O3-SiO2系耐火材料1600℃生成的穩(wěn)定相的類型及液相量與組成的關(guān)系?4)作圖比較2)中5種材料開始生成液相的溫度及隨溫度升高液相生成量的關(guān)系?5)上述L,M,N,O,P及A(純Al2O3)6種耐火材料在1600℃產(chǎn)生的液相量隨吸入FeO數(shù)量的關(guān)系,比較它們抗FeO侵蝕的能力?

1)1600℃等溫截面下的平衡區(qū)及其平衡相平衡相區(qū)平衡相平衡相區(qū)平衡相TUVWFA+LFA+A+LA+LA+A3S2+LXZYA3S2+LS+LL2)有5種Al2O3-SiO2系耐火材料L(90wt%Al2O3，10wt%SiO2)，M(A3S2)，N(50wt%Al2O3，50wt%SiO2)，P(30wt%Al2O3，70wt%SiO2)，Q（10wt%Al2O3，90wt%SiO2)，它們混入或侵入5wt%FeO后,在1600℃產(chǎn)生的液相,其組成和數(shù)量如何?

3)與5%FeO反應(yīng)后的Al