《材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)》第一章-相圖

第一章相平衡編輯ppt相平衡---研究物質(zhì)在多相體系中相的平衡問(wèn)題多相系統(tǒng)狀態(tài)（如固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)等）隨溫度、壓力、組分濃度、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等變量變化而變化的規(guī)律平衡時(shí)，系統(tǒng)對(duì)組成、溫度、壓力及其他施加的條件而言處于最低自由能狀態(tài)，當(dāng)一組系統(tǒng)參數(shù)固定時(shí)，只能出現(xiàn)一種相的混合物，這些相的組成也被確定繪制成一定的幾何圖形來(lái)描述在平衡狀態(tài)下多相系統(tǒng)狀態(tài)的變化關(guān)系，稱(chēng)為相圖（狀態(tài)圖）編輯ppt相圖作用------確定某個(gè)組成系統(tǒng)在指定條件下達(dá)到平衡時(shí)存在的每個(gè)相的組成、相的數(shù)目和每個(gè)相的相對(duì)含量相圖在許多科技領(lǐng)域已成為解決實(shí)際問(wèn)題不可缺少的工具控制金屬的冶煉過(guò)程對(duì)物質(zhì)的高度提純確定材料配方選擇陶瓷燒結(jié)溫度編輯ppt

第一節(jié)相

平

衡

特

點(diǎn)

1876年吉布斯以熱力學(xué)為工具，推導(dǎo)了多相平衡體系的普遍規(guī)律—相律相律是自然界最普遍的規(guī)律之一材料一般為固體材料，其相平衡與以氣、液為主的一般化工過(guò)程所涉及的平衡體系不同，具有自己的特殊性。編輯ppt一、熱力學(xué)平衡態(tài)與非平衡態(tài)相圖表示的一個(gè)體系所處的狀態(tài)是一種熱力學(xué)平衡態(tài)，即一個(gè)不再隨時(shí)間而發(fā)生變化的狀態(tài)體系在一定熱力學(xué)條件下從原來(lái)的非平衡態(tài)變化到該條件下的平衡態(tài)，需要通過(guò)相與相之間的物質(zhì)傳遞，故需要一定的時(shí)間，時(shí)間的長(zhǎng)短，依系統(tǒng)性質(zhì)而定，由相變過(guò)程動(dòng)力學(xué)因素決定這種動(dòng)力學(xué)因素在相圖中并不反映，相圖僅指在一定條件下體系所處的平衡狀態(tài)（即其中所包括的相數(shù)、各相的形態(tài)、組成和數(shù)量），不涉及達(dá)到這個(gè)平衡狀態(tài)所需要的時(shí)間編輯ppt固體材料與氣體、液體相比，固體中的質(zhì)點(diǎn)由于受近鄰粒子的緊密束縛，其活動(dòng)能力很小，即使處于高溫熔融狀態(tài)，由于熔體的粘度很大，其擴(kuò)散能力仍然有限材料體系的高溫物理化學(xué)過(guò)程要達(dá)到一定條件下的熱力學(xué)平衡態(tài)，所需要的時(shí)間往往比較大，而工業(yè)生產(chǎn)的生產(chǎn)周期是有一定限制的。因此，生產(chǎn)上實(shí)際進(jìn)行的過(guò)程常常達(dá)不到相圖上所示的平衡狀態(tài)無(wú)機(jī)非金屬材料系統(tǒng)中，常常出現(xiàn)熱力學(xué)非平衡態(tài)，即介穩(wěn)態(tài)：方石英從高溫冷卻時(shí)，如果冷卻速度不是特別慢，由于晶型轉(zhuǎn)變的困難，往往不是轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏叵路€(wěn)定的鱗石英和石英，而是轉(zhuǎn)變?yōu)榻榉€(wěn)態(tài)的-方石英

編輯ppt二、組分、相及相律吉布斯相律：F=C–P+nF

自由度數(shù)，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，可在一定范圍內(nèi)任意改變而不引起舊相消失或新相產(chǎn)生的獨(dú)立變量數(shù)目C

獨(dú)立組分?jǐn)?shù)，構(gòu)成平衡物系所有各相組成所需要的最少組分?jǐn)?shù)P

相數(shù)n

影響系統(tǒng)平衡的外界因素，如溫度、壓力、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等編輯ppt1.

組分組分---系統(tǒng)中每一個(gè)可以獨(dú)立分離出來(lái)，并能獨(dú)立存在的化學(xué)純物質(zhì)，其數(shù)目稱(chēng)為組分?jǐn)?shù)獨(dú)立組分---足以表示形成平衡系統(tǒng)中各相組成所需要的最少數(shù)目的化學(xué)純物質(zhì)，其數(shù)目稱(chēng)為獨(dú)立組分?jǐn)?shù)，符號(hào)C表示CaCO3、CaO、CO2組成的系統(tǒng)，在高溫時(shí)，三組分發(fā)生反應(yīng)：CaCO3（固）CaO（固）+CO2（氣）系統(tǒng)由三種物質(zhì)構(gòu)成，但獨(dú)立組分C=2，因?yàn)槿齻€(gè)組分之間存在化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)，只要系統(tǒng)中有兩個(gè)組分的數(shù)量已知，第三個(gè)組分的數(shù)量就可由反應(yīng)式確定獨(dú)立組分?jǐn)?shù)=組分?jǐn)?shù)-獨(dú)立的化學(xué)反應(yīng)數(shù)按獨(dú)立組分?jǐn)?shù)目不同，系統(tǒng)分成單元、二元、三元系統(tǒng)等

編輯ppt2.

相相---系統(tǒng)內(nèi)部物理和化學(xué)性質(zhì)相同且完全均勻的一部分相數(shù)---一個(gè)系統(tǒng)中所含相數(shù)目，用符號(hào)P表示相與相之間有分界面，可用機(jī)械的方法將它們分離，在界面上，從宏觀角度看，性質(zhì)改變是突變的一個(gè)相在物理和化學(xué)性質(zhì)上必須是均勻的，但不一定只含一種物質(zhì)不同氣體能夠以任何比例相互均勻混合，若不是高壓下，系統(tǒng)內(nèi)不論有多少種氣體，只能有一個(gè)氣相。食鹽水溶液，雖然有兩種物質(zhì)，但它是真溶液，整個(gè)系統(tǒng)也只是一個(gè)液相

編輯ppt材料系統(tǒng)：形成機(jī)械混合物：不管粉磨得多細(xì)，都不能達(dá)到相所要求的微觀均勻，都不視為單相，在低共熔溫度下從液相中析出的低共熔混合物是幾種晶體混合物，從液相中析出幾種晶體，就產(chǎn)生幾種新相生成化合物：組分間每形成一個(gè)化合物，即形成一種新相。但根據(jù)獨(dú)立組分定義，新化合物的形成，不會(huì)增加系統(tǒng)的獨(dú)立組分?jǐn)?shù)形成固溶體：固溶體晶格上各組分的化學(xué)質(zhì)點(diǎn)是隨機(jī)均勻分布的，其物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)符合相的均勻性要求，故幾個(gè)組分間形成的固溶體為一個(gè)相編輯ppt同質(zhì)多晶現(xiàn)象：同一物質(zhì)不同晶型（變體）雖然化學(xué)組成相同，但其晶體結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)不同，故分別各自成相，有幾個(gè)變體就有幾個(gè)相高溫溶體：高溫下熔融形成的熔體一般為單相，但如發(fā)生液相分層，則在熔體中有二個(gè)相介穩(wěn)變體：介穩(wěn)變體是一種熱力學(xué)非平衡態(tài)，一般不出現(xiàn)在相圖中。但在無(wú)機(jī)非金屬材料系統(tǒng)中，介穩(wěn)變體常常會(huì)產(chǎn)生，為實(shí)用化，在一些相圖中，也可能將介穩(wěn)變體及由此產(chǎn)生的介穩(wěn)平衡的界線(xiàn)標(biāo)示在相圖上，但這種界線(xiàn)一般用虛線(xiàn)表示

編輯ppt3.自由度自由度---在相平衡系統(tǒng)中可以獨(dú)立改變的變量（如溫度、壓力、組分濃度等）自由度數(shù)---變量在一定范圍內(nèi)任意改變，而不引起舊相消失或新相產(chǎn)生的數(shù)目，用符號(hào)F表示按自由度數(shù)也可對(duì)系統(tǒng)分類(lèi)，自由度為零的系統(tǒng)，稱(chēng)為無(wú)變量系統(tǒng)；自由度為一的系統(tǒng)，稱(chēng)為單變量系統(tǒng)等

編輯ppt4.凝聚態(tài)系統(tǒng)的相律凝聚系統(tǒng)---不含氣相或氣相可忽略的系統(tǒng)溫度和壓力是影響系統(tǒng)平衡的外界因素，壓力對(duì)不含氣相的固液相之間的平衡影響很小，變化不大的壓力基本上不影響凝聚系統(tǒng)的平衡狀態(tài)通常是在常壓下研究相圖，故相律在凝聚系統(tǒng)中具有如下形式：

F=C–P+1

在討論二元以上凝聚系統(tǒng)時(shí)均采用上述相律表達(dá)式。如果無(wú)特別標(biāo)明，則為外壓為一個(gè)大氣壓下的等壓相圖

編輯ppt第二節(jié)

單

元

系

統(tǒng)單元系統(tǒng)中只有一種組分，不存在濃度問(wèn)題，影響系統(tǒng)平衡的因素為溫度和壓力單元系統(tǒng)相圖--溫度和壓力二個(gè)坐標(biāo)單元系統(tǒng)的C=1，根據(jù)相律有：F=C-P+2=3–P

編輯ppt系統(tǒng)中相數(shù)不可能少于一個(gè)，故單元系統(tǒng)的最大自由度為2，這兩個(gè)自由度即為溫度和壓力自由度最少為零，故單元系統(tǒng)中平衡共存的相數(shù)最多為3個(gè)，不可能出現(xiàn)四相或五相共存的狀態(tài)單元系統(tǒng)中，系統(tǒng)平衡狀態(tài)取決于溫度和壓力，只要這二個(gè)參數(shù)確定，系統(tǒng)中平衡共存的相數(shù)和各相的形態(tài)，可根據(jù)相圖確定相圖上的任意一點(diǎn)都表示了系統(tǒng)一定的平衡狀態(tài)，稱(chēng)為“狀態(tài)點(diǎn)”

編輯ppt一、水系統(tǒng)相圖

整個(gè)系統(tǒng)相圖被三條曲線(xiàn)劃分為三個(gè)相區(qū)cob、coa和boa，分別表示冰、水、氣的單相區(qū)三個(gè)單相區(qū)內(nèi)，溫度和壓力可在相區(qū)范圍內(nèi)獨(dú)立變化而不會(huì)引起舊相的消失或新相的產(chǎn)生，故自由度為2，這時(shí)的系統(tǒng)稱(chēng)為雙變量系統(tǒng)編輯ppt將三個(gè)單相區(qū)分開(kāi)的三條界線(xiàn)代表了系統(tǒng)中的二相平衡狀態(tài)，oa表示水氣二相平衡共存，是水的飽和蒸氣壓曲線(xiàn)（蒸發(fā)曲線(xiàn)）；ob表示冰氣二相平衡共存，是冰的飽和蒸氣壓曲線(xiàn)（升華曲線(xiàn)）；oc表示冰水二相共存，是冰的熔融曲線(xiàn)三條界線(xiàn)上，溫度和壓力只有一個(gè)是獨(dú)立變量，一個(gè)參數(shù)獨(dú)立變化時(shí)，另一個(gè)參數(shù)沿曲線(xiàn)指示的數(shù)值變化，不能任意改變，才能維持原有的二相平衡，否則就要造成某一相的消失，此時(shí)系統(tǒng)的自由度為1，是單變量系統(tǒng)。編輯ppt三個(gè)單相區(qū)，三條相界線(xiàn)會(huì)聚于o點(diǎn)，o點(diǎn)為三相點(diǎn)，反映了系統(tǒng)中冰、水、氣的三相平衡共存狀態(tài)三相點(diǎn)的溫度和壓力都是固定的，要保持系統(tǒng)的三相平衡共存狀態(tài)，系統(tǒng)的溫度和壓力都不能有任何變化，否則系統(tǒng)的狀態(tài)點(diǎn)就會(huì)離開(kāi)三相點(diǎn)，進(jìn)入單相區(qū)或界線(xiàn)，從三相平衡狀態(tài)變?yōu)閱蜗嗷蚨嗥胶?，即從系統(tǒng)中消失一個(gè)或二個(gè)舊相

編輯ppt二、具有同質(zhì)多晶轉(zhuǎn)變的單元系統(tǒng)相圖

實(shí)線(xiàn)將相圖分為四個(gè)單相區(qū)：ABF為低溫穩(wěn)定的晶型I的單相區(qū)FBCE為高溫穩(wěn)定的晶型II的單相區(qū)ECD是液相（熔體）區(qū)ABCD是氣相區(qū)

編輯ppt將二個(gè)單相區(qū)劃分開(kāi)來(lái)的曲線(xiàn)代表系統(tǒng)中的二相平衡狀態(tài)：AB、BC分別是晶型I和晶型II的升華曲線(xiàn)CD是熔體的蒸氣壓曲線(xiàn)BF是晶型I和晶型II之間的晶型轉(zhuǎn)變線(xiàn)CE是晶型II的熔融曲線(xiàn)表示系統(tǒng)中三相平衡狀態(tài)的三相點(diǎn)有二個(gè)：B代表晶型I、晶型II和氣相的三相平衡C代表晶型II、熔體和氣相的三相平衡

編輯ppt虛線(xiàn)表示系統(tǒng)中可能出現(xiàn)各種介穩(wěn)平衡狀態(tài)FBGH是過(guò)熱晶型I的介穩(wěn)單相區(qū)，HGCE是過(guò)冷熔體的介穩(wěn)單相區(qū)，BGC和ABK是過(guò)冷蒸氣的介穩(wěn)單相區(qū)，KBF是過(guò)冷晶型II的介穩(wěn)單相區(qū)虛線(xiàn)表示的曲線(xiàn)代表相應(yīng)的介穩(wěn)二相平衡狀態(tài)：BG和GH分別為過(guò)熱晶型I的升華曲線(xiàn)和熔融曲線(xiàn)；GC是過(guò)冷熔體的蒸氣壓曲線(xiàn)；KB是過(guò)冷晶型II的蒸氣壓曲線(xiàn)三個(gè)介穩(wěn)單相區(qū)會(huì)聚的G點(diǎn)代表過(guò)熱晶型I、過(guò)冷熔體和氣相之間的三相介穩(wěn)平衡狀態(tài)，是一個(gè)介穩(wěn)三相點(diǎn)

編輯ppt三、可逆的（雙向的）與不可逆的（單向的）多晶轉(zhuǎn)變

具有可逆的（雙向的）多晶轉(zhuǎn)變物質(zhì)單元系統(tǒng)相圖點(diǎn)2是過(guò)熱晶型I的蒸氣壓曲線(xiàn)與過(guò)冷液體的蒸氣壓曲線(xiàn)的交點(diǎn)，相當(dāng)于晶型I熔點(diǎn)點(diǎn)1為晶型I轉(zhuǎn)變?yōu)榫虸I的多晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)點(diǎn)3為晶型II熔點(diǎn)編輯ppt將晶型I加熱到T1時(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)榫虸I。從高溫冷卻時(shí)，晶型II又將在T1轉(zhuǎn)變?yōu)榫虸。若晶型I轉(zhuǎn)變?yōu)榫虸I后繼續(xù)升高溫度，到T3后晶相將熔化為熔液，即相互間可表示為：晶型I晶型II熔液晶型I和晶型II各自有穩(wěn)定的溫度范圍。當(dāng)溫度高于T1時(shí)晶型I是介穩(wěn)的，低于T1時(shí)晶型II是介穩(wěn)的由熱力學(xué)觀點(diǎn)，介穩(wěn)晶型要自發(fā)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的晶型具有可逆的（雙向的）多晶轉(zhuǎn)變物質(zhì)的單元系統(tǒng)相圖特點(diǎn)：多晶轉(zhuǎn)變的溫度低于兩種晶型的熔點(diǎn)要判斷給定溫度下哪個(gè)晶型是穩(wěn)定的，可由同一溫度下蒸氣壓的大小來(lái)決定，即蒸氣壓較小的晶型是穩(wěn)定的，而蒸氣壓較大的晶型是介穩(wěn)的編輯ppt具有不可逆的（單向的）多晶轉(zhuǎn)變物質(zhì)的單元系統(tǒng)相圖點(diǎn)1為晶型I熔點(diǎn)點(diǎn)2為晶型II熔點(diǎn)點(diǎn)3為多晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)，但這個(gè)三相點(diǎn)實(shí)際上是得不到的，因?yàn)榫w不能過(guò)熱而超過(guò)其熔點(diǎn)

編輯ppt晶型II的蒸氣壓無(wú)論在高溫或低溫時(shí)都比晶型I高，故晶型II始終處于介穩(wěn)狀態(tài)，隨時(shí)都有向晶型I轉(zhuǎn)化的傾向要獲得晶型II，須將晶型I熔融，然后使它過(guò)冷，而不能直接加熱晶型I來(lái)獲得，相互關(guān)系：具有不可逆的（單向的）多晶轉(zhuǎn)變物質(zhì)的單元系統(tǒng)相圖特點(diǎn)：多晶轉(zhuǎn)變的溫度高于兩種晶型的熔點(diǎn)編輯ppt系統(tǒng)由介穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定態(tài)的過(guò)程常常不是直接完成，往往要依次經(jīng)過(guò)若干中間的介穩(wěn)狀態(tài)，最后才變?yōu)樵摐囟认碌姆€(wěn)定狀態(tài)任一溫度Tx，穩(wěn)定態(tài)應(yīng)是具有最小蒸氣壓的晶型I，但在Tx溫度結(jié)晶時(shí)，不是直接從過(guò)冷液體中結(jié)晶出晶型I，而是先結(jié)晶出介穩(wěn)狀態(tài)的晶型II，再由晶型II轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的晶型I。如果晶型II變?yōu)榫虸的速度很快，則形成真正穩(wěn)定晶型I。若轉(zhuǎn)變速度很慢，晶型II就可能來(lái)不及在冷卻過(guò)程中轉(zhuǎn)變?yōu)榫虸而被過(guò)冷，并在常溫下保持介穩(wěn)狀態(tài)（晶型II）

編輯ppt四、SiO2系統(tǒng)相圖

SiO2在加熱或冷卻過(guò)程中存在復(fù)雜的多晶轉(zhuǎn)變SiO2各變體的穩(wěn)定范圍以及它們之間的晶型轉(zhuǎn)化關(guān)系編輯ppt實(shí)線(xiàn)部分將相圖分成六個(gè)單相區(qū):-石英，-鱗石英，-方石英，SiO2高溫熔體以及SiO2蒸氣每二個(gè)相區(qū)之間的界線(xiàn)代表系統(tǒng)中二相平衡狀態(tài)LM----石英和SiO2蒸氣之間的二相平衡，為-石英飽和蒸氣壓曲線(xiàn)OC---SiO2高溫熔體和SiO2蒸氣之間的二相平衡，為SiO2高溫熔體的飽和蒸氣壓曲線(xiàn)編輯ppt過(guò)M、N、D點(diǎn)直線(xiàn)是晶型轉(zhuǎn)變線(xiàn)，反映相應(yīng)的兩種變體之間的平衡共存，如過(guò)M點(diǎn)直線(xiàn)表示-石英與-石英之間相互轉(zhuǎn)變的溫度隨壓力的變化。每三個(gè)相區(qū)交匯的點(diǎn)是三相點(diǎn)，圖中有四個(gè)三相點(diǎn)，如M點(diǎn)表示-石英、-石英和SiO2蒸氣三相平衡共存的三相點(diǎn)，O點(diǎn)為-方石英，SiO2高溫熔體與SiO2蒸氣三相點(diǎn)等

編輯ppt根據(jù)多晶轉(zhuǎn)變時(shí)的速度和晶體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變化不同，可將SiO2變體之間的轉(zhuǎn)變分成兩類(lèi)：-石英，-鱗石英，-方石英之間結(jié)構(gòu)差異較大，轉(zhuǎn)變時(shí)形成新的結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變速度慢---一級(jí)變體之間轉(zhuǎn)變同系列中的高低溫型即、、形態(tài)之間的轉(zhuǎn)變，各變體之間的結(jié)構(gòu)差異小轉(zhuǎn)變速度快---二級(jí)變體之間轉(zhuǎn)變加熱或冷卻不是特別緩慢的平衡加熱或冷卻，往往在-石英，-鱗石英，-方石英之間的轉(zhuǎn)變就來(lái)不及完成，此時(shí)可能產(chǎn)生一系列的介穩(wěn)狀態(tài)，這些可能發(fā)生的介穩(wěn)狀態(tài)都用虛線(xiàn)表示在相圖上編輯ppt-石英加熱到870℃時(shí)，如果加熱速度足夠慢，-石英應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)?鱗石英，但如果加熱速度不夠慢，就有可能成為-石英的過(guò)熱晶體，這種處于介穩(wěn)態(tài)的-石英可一直保持到1600℃（點(diǎn)）直接熔融為過(guò)冷的SiO2熔體，故NN實(shí)際上是過(guò)熱-石英的飽和蒸氣壓曲線(xiàn)，反映了過(guò)熱-石英與SiO2蒸氣二相之間的介穩(wěn)平衡狀態(tài)編輯pptDD是過(guò)熱-鱗石英飽和蒸汽壓。冷卻過(guò)程中，如果冷卻速度不是非常慢，高溫SiO2熔體就可能不在1713℃結(jié)晶出-方石英，而是成為過(guò)冷熔體虛線(xiàn)ON在CO的延長(zhǎng)線(xiàn)上，是過(guò)冷SiO2熔體飽和蒸氣壓曲線(xiàn)，表示過(guò)冷SiO2熔體與與SiO2蒸氣二相之間的介穩(wěn)平衡狀態(tài)。如果冷卻速度足夠慢，-方石英冷卻到1470℃應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)?鱗石英，但實(shí)際過(guò)程中卻往往會(huì)過(guò)冷到230℃轉(zhuǎn)變?yōu)榕c-方石英結(jié)構(gòu)相近的-方石英

編輯ppt-鱗石英也往往不在870℃轉(zhuǎn)變?yōu)?石英，而是過(guò)冷到163℃轉(zhuǎn)變?yōu)?鱗石英，-鱗石英又在120℃轉(zhuǎn)變?yōu)?鱗石英-方石英、-鱗石英、-鱗石英雖然在低溫下是不穩(wěn)定的，但由于它們轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃W(xué)穩(wěn)定態(tài)的速度很慢，實(shí)際上可長(zhǎng)期保持自己的形態(tài)。-石英和-石英在573℃相互轉(zhuǎn)變，由于結(jié)構(gòu)相近，轉(zhuǎn)變速度很快，一般不出現(xiàn)過(guò)熱或過(guò)冷現(xiàn)象。編輯ppt所有處于介穩(wěn)狀態(tài)變體的飽和蒸氣壓都比相同溫度范圍內(nèi)處于熱力學(xué)穩(wěn)定態(tài)變體的飽和蒸氣壓高，故介穩(wěn)態(tài)是處于一種較高的能量狀態(tài)，有自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃W(xué)穩(wěn)定態(tài)的趨勢(shì)，處于較低能量狀態(tài)的熱力學(xué)穩(wěn)定態(tài)則不能自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)榻榉€(wěn)態(tài)。在給定的溫度范圍，具有最小蒸氣壓的相一定是最穩(wěn)定的相，如果二個(gè)相處于平衡狀態(tài)，其蒸氣壓肯定相同。

編輯ppt五、C2S系統(tǒng)相圖

-C2S（2CaOSiO2）是水泥熟料中幾種主要的礦物之一共有、H、L、和等五種晶型，晶型的相互轉(zhuǎn)化在加熱與冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)化次序有一些差異編輯ppt加熱時(shí)轉(zhuǎn)變次序：

L′H′冷卻時(shí)轉(zhuǎn)變次序：L′H′

L-C2S平衡冷卻時(shí)，在725℃轉(zhuǎn)變?yōu)?C2S，但通常是過(guò)冷到670℃左右轉(zhuǎn)變?yōu)?C2S（L-C2S與-C2S結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相近，L-C2S與-C2S則差別較大）-C2S與-C2S的轉(zhuǎn)變是不可逆轉(zhuǎn)變，-C2S是介穩(wěn)物質(zhì)，能量大于-C2S，從525℃開(kāi)始轉(zhuǎn)變?yōu)?C2S，同時(shí)發(fā)生體積膨脹（約增大9%），使C2S粉碎，生產(chǎn)中出現(xiàn)水泥熟料的粉化-C2S具有膠凝性，而-C2S則沒(méi)有。因此，如果水泥熟料中發(fā)生-C2S向-C2S的轉(zhuǎn)變，水泥質(zhì)量就要下降。為防止轉(zhuǎn)變，生產(chǎn)中往往采用急冷，使-C2S向-C2S的轉(zhuǎn)變來(lái)不及進(jìn)行，將-C2S晶型保留下來(lái)。另外也可加入少量穩(wěn)定劑（如P2O5、Cr2O3、BaO等），與介穩(wěn)狀態(tài)的-C2S形成固溶體，使其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，將-C2S晶型在常溫下保持穩(wěn)定編輯ppt六、ZrO2系統(tǒng)相圖

氧化鋯（ZrO2）是最耐高溫的氧化物之一，熔點(diǎn)2680℃，良好的熱化學(xué)穩(wěn)定性，優(yōu)良的高溫導(dǎo)電性能燒結(jié)氧化鋯制品，可用作超高溫耐火材料、高溫發(fā)熱元件、電極材料以及特殊用途的坩堝等編輯pptZrO2有三種晶型：?jiǎn)涡盳rO2、四方ZrO2和立方ZrO2。

1200℃

2370℃單斜ZrO2四方ZrO2立方ZrO2

1000℃單斜ZrO2加熱到1200℃時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆絑rO2，這個(gè)轉(zhuǎn)變是可逆的，而且轉(zhuǎn)變速度很快加熱過(guò)程中由單斜ZrO2轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆絑rO2的溫度是1200℃，而冷卻過(guò)程中從四方ZrO2轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡盳rO2的溫度是1000℃，出現(xiàn)了多晶轉(zhuǎn)變中常見(jiàn)的滯后現(xiàn)象

編輯ppt單斜晶型和四方晶型之間的晶型轉(zhuǎn)變伴隨顯著的體積變化，在加熱或冷卻過(guò)程中容易引起開(kāi)裂，限制了ZrO2制品的應(yīng)用為抑制晶型轉(zhuǎn)變，須向ZrO2中添加外加劑，使其穩(wěn)定成立方ZrO2常用的穩(wěn)定劑：CaO和Y2O3，在純ZrO2（>99%）中加入6～8%CaO或15%Y2O3，就可使其完全穩(wěn)定成立方ZrO2

編輯pptY2O3編輯ppt

第三節(jié)二元系統(tǒng)

二元系統(tǒng)存在兩個(gè)獨(dú)立組分，由于二個(gè)組分之間存在各種可能的物理作用和化學(xué)作用，二元系統(tǒng)相圖類(lèi)型比單元系統(tǒng)要多得多分析二元系統(tǒng)相圖，重要的是了解相圖所表示的系統(tǒng)中所發(fā)生的物理化學(xué)過(guò)程的性質(zhì)以及相圖如何通過(guò)不同的幾何要素—點(diǎn)、線(xiàn)、面來(lái)表達(dá)系統(tǒng)不同的平衡狀態(tài)編輯ppt二元凝聚系統(tǒng)，C=2，相律可表示為：F=C-P+1=2-P+1=3-P當(dāng)F=0時(shí)，P=3，二元凝聚系統(tǒng)平衡共存相最多為3個(gè)當(dāng)P=1時(shí)，F(xiàn)=2，即系統(tǒng)的最大自由度為2。由于凝聚系統(tǒng)不考慮壓力，故這兩個(gè)自由度為溫度和濃度二元凝聚系統(tǒng)相圖：以溫度為縱坐標(biāo)，系統(tǒng)中任一組分濃度為橫坐標(biāo)來(lái)繪制根據(jù)系統(tǒng)中二組分之間相互作用不同，二元凝聚系統(tǒng)相圖可分成若干基本類(lèi)型，掌握了這些基本類(lèi)型的相圖，就不難理解更復(fù)雜的專(zhuān)業(yè)相圖編輯ppt一、二元凝聚系統(tǒng)相圖的基本類(lèi)型

1.最簡(jiǎn)單（具有一個(gè)低共熔點(diǎn)）二元系統(tǒng)相圖:

二個(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)則完全不互溶，二個(gè)組分各自從液相分別結(jié)晶，組分間無(wú)化學(xué)作用，不生成新的化合物編輯ppta點(diǎn)--組分A的熔點(diǎn)，b點(diǎn)--組分B的熔點(diǎn)，E點(diǎn)--組分A和組分B的二元低共熔點(diǎn)（二元無(wú)變量點(diǎn)）編輯ppt由液相線(xiàn)aE，bE和固相線(xiàn)GH分成四個(gè)相區(qū)液相線(xiàn)aE，bE以上L相區(qū)是高溫熔體的單相區(qū)，固相線(xiàn)GH以下A+B相區(qū)是由晶體A和晶體B組成的二相區(qū)。液相線(xiàn)與固相線(xiàn)之間的二個(gè)相區(qū)，aEG代表液相與組分A的晶體平衡共存區(qū)（L+A），bEH代表液相與組分B的晶體平衡共存區(qū)（L+B）液相線(xiàn)aE是一條飽和曲線(xiàn)，富A高溫熔體冷卻到aE線(xiàn)上的溫度時(shí)，開(kāi)始對(duì)組分A飽和而析出A晶體；液相線(xiàn)bE是組分B的飽和曲線(xiàn)，富B高溫熔體冷卻到bE線(xiàn)上的溫度時(shí)，就開(kāi)始對(duì)組分B飽和而析出B晶體。編輯pptE點(diǎn)處于這兩條飽和曲線(xiàn)的交點(diǎn)，E點(diǎn)同時(shí)對(duì)組分A和組分B飽和，在E點(diǎn)將同時(shí)析出A晶體和B晶體，此時(shí)系統(tǒng)中三相平衡，F(xiàn)=0，即系統(tǒng)處于無(wú)變量平衡狀態(tài)低共熔點(diǎn)E是二元系統(tǒng)中的無(wú)變量點(diǎn)，E點(diǎn)組成稱(chēng)低共熔組成，E點(diǎn)溫度稱(chēng)低共熔溫度。

編輯ppt組成為M熔體在平衡冷卻結(jié)晶

過(guò)程中固液相組成的變化：溫度T>TC：F=2-1+1=2，雙變量，改變系統(tǒng)溫度不出現(xiàn)新相，只存在單相的高溫熔體，但由于系統(tǒng)組成已定，當(dāng)溫度逐漸降低時(shí)，系統(tǒng)狀態(tài)點(diǎn)只能沿組成線(xiàn)MM＇變化。溫度處于TC≤T<TE之間：系統(tǒng)冷卻到TC時(shí)，液相開(kāi)始對(duì)組分A飽和，A晶相開(kāi)始析出，A相的析出，使液相組成開(kāi)始變化，此時(shí)系統(tǒng)P=2，F(xiàn)=1，系統(tǒng)變成單變量。溫度從TC逐漸冷卻至TE時(shí)，A相逐漸增多，同時(shí)液相組成沿A晶體的飽和曲線(xiàn)aE從C點(diǎn)向E點(diǎn)變化，液相量逐漸減少。

編輯ppt低共熔溫度T=TE：液相組成到達(dá)低共熔點(diǎn)E點(diǎn)，液相同對(duì)晶相A與B飽和，同時(shí)析出晶體A與晶體B，系統(tǒng)從二相平衡狀態(tài)進(jìn)入三相平衡狀態(tài)，P=3，F(xiàn)=0，系統(tǒng)無(wú)變量，系統(tǒng)溫度維持TE不變，液相組成也保持在E點(diǎn)的低共熔組成不變，從E點(diǎn)液相中不斷按E點(diǎn)的組成中A與B的比例析出晶體A與晶體B，固相組成從A點(diǎn)向M點(diǎn)變化，直到液相全部析出，固相組成到達(dá)M點(diǎn)，結(jié)晶過(guò)程結(jié)束。T<TE：系統(tǒng)從三相平衡狀態(tài)回到二相平衡狀態(tài)，P=2，F(xiàn)=1系統(tǒng)變?yōu)閱巫兞?，溫度可繼續(xù)下降。

編輯ppt對(duì)于給定組成的系統(tǒng)，從相圖可確定其開(kāi)始析出晶體和結(jié)晶結(jié)束的溫度。也可確定系統(tǒng)開(kāi)始出現(xiàn)液相和完全熔融的溫度相圖還可確定，在指定的狀態(tài)下，系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)含哪些相，以及各相的組成等。各相的相對(duì)數(shù)量則可由杠桿規(guī)則計(jì)算溫度為T(mén)D時(shí)，系統(tǒng)中固相與液相的含量分別為：液相量/固相量(A)=FO/OD

液相量固相量編輯ppt平衡加熱過(guò)程為平衡冷卻析晶過(guò)程的逆過(guò)程。將組分A和組分B的配料M加熱，則該晶體混合物在TE溫度低共熔形成E組成的液相，由于三相平衡，系統(tǒng)溫度保持不變，隨著低共熔過(guò)程的進(jìn)行，A、B晶相量不斷減少，E點(diǎn)液相量不斷增加。固相點(diǎn)從K點(diǎn)到達(dá)G點(diǎn)后，B晶相已全部熔完，系統(tǒng)進(jìn)入二相平衡狀態(tài)，溫度可繼續(xù)升高，隨著A晶體繼續(xù)熔入液相，液相點(diǎn)沿液相線(xiàn)從E點(diǎn)向C點(diǎn)變化。加熱到TC溫度，液相點(diǎn)到達(dá)C點(diǎn)，與系統(tǒng)組成點(diǎn)重合，表示最后的A晶體消失，A晶體與B晶體全部從固相轉(zhuǎn)入液相，液相組成回到原始配料組成。

編輯ppt2.生成一個(gè)一致熔融化合物的二元系統(tǒng)相圖

一致熔融化合物是一種穩(wěn)定的化合物，與正常的純物質(zhì)一樣具有固定熔點(diǎn)，熔融時(shí)，所產(chǎn)生的液相組成與化合物組成相同，故稱(chēng)一致熔融。

編輯ppt組分A與組分B生成一個(gè)一致熔融化合物AmBn，M點(diǎn)是該化合物的熔點(diǎn)。曲線(xiàn)aE1是組分A的液相線(xiàn)，bE2是組分B的液相線(xiàn)，E1ME2則為AmBn的液相線(xiàn)?；衔锝M成點(diǎn)位于其液相線(xiàn)的組成范圍內(nèi)，表示晶相的AmBn—M線(xiàn)直接與液相線(xiàn)相交，交點(diǎn)M（化合物熔點(diǎn)）是液相線(xiàn)的溫度最高點(diǎn)AmBn—M線(xiàn)將此相圖劃分成兩個(gè)簡(jiǎn)單的分二元系統(tǒng)相圖（具有一個(gè)低共熔點(diǎn)的簡(jiǎn)單相圖）E1是A—AmBn分二元相圖的低共熔點(diǎn)，E2是AmBn—B分二元相圖的低共熔點(diǎn)。討論任一配料的結(jié)晶過(guò)程與上述討論的簡(jiǎn)單二元系統(tǒng)的結(jié)晶過(guò)程完全相同編輯ppt3.生成一個(gè)不一致熔融化合物的二元系統(tǒng)相圖

不一致熔融化合物是一種不穩(wěn)定化合物加熱這種化合物到某一溫度就發(fā)生分解，分解產(chǎn)物是一種液相和一種晶相，這兩種分解產(chǎn)物的組成與原化合物的組成都不相同，稱(chēng)不一致熔融

編輯ppt加熱化合物C（AmBn）到分解溫度TP，化合物C分解為P點(diǎn)組成的液相和組分B的晶體在分解過(guò)程中，系統(tǒng)處于三相（晶相C、液相和晶相B）平衡的無(wú)變量狀態(tài)（F=0），P點(diǎn)也是一個(gè)無(wú)變量點(diǎn)，稱(chēng)為轉(zhuǎn)熔點(diǎn)（又稱(chēng)回吸點(diǎn)或反應(yīng)點(diǎn)）曲線(xiàn)aE是與晶相A平衡的液相線(xiàn)，EP是與晶相C（AmBn）平衡的液相線(xiàn)，bP是與晶相B平衡的液相線(xiàn)編輯ppt無(wú)變量點(diǎn)E是三相低共熔點(diǎn)，冷卻時(shí)，在E點(diǎn)發(fā)生相變化：LEA+CP點(diǎn)是轉(zhuǎn)熔點(diǎn)，冷卻時(shí)，在P點(diǎn)發(fā)生的相變化是：LP+BC析出晶相C，原先析出的晶相B重新溶解回液相（即被回吸），三相共存，F(xiàn)=0，系統(tǒng)的溫度恒定不變，該過(guò)程稱(chēng)為轉(zhuǎn)熔過(guò)程，該溫度稱(chēng)轉(zhuǎn)熔溫度，即化合物分解溫度

編輯ppt轉(zhuǎn)熔點(diǎn)P位于與P點(diǎn)液相平衡的兩個(gè)晶相C和B的組成點(diǎn)D、F同一側(cè)，這與低共熔點(diǎn)E不同化合物C的組成點(diǎn)位于其液相線(xiàn)PE的組成范圍之外，即CD線(xiàn)偏在PE的一邊，而不與其直接相交表示化合物的CD線(xiàn)不能將整個(gè)相圖劃分為二個(gè)分二元系統(tǒng)

編輯ppt熔體2結(jié)晶過(guò)程：

(1)T>TK：雙變量，溫度變化不產(chǎn)生新相。(2)TK≤T<TP：冷卻到TK時(shí)，從液相中開(kāi)始析出晶相B，溫度下降，液相點(diǎn)沿液相線(xiàn)KP向P點(diǎn)變化，從液相中不斷析出晶相B，固相點(diǎn)則從M點(diǎn)向F點(diǎn)變化。(3)T=TP：固∶液=PG∶GF，P點(diǎn)為轉(zhuǎn)熔點(diǎn)，發(fā)生LP+B→AmBn的轉(zhuǎn)熔過(guò)程，即原先析出的晶相B重又熔入LP液相（或稱(chēng)被液相回吸，本質(zhì)上是與液相起反應(yīng)）而結(jié)晶出化合物C，三相共存，F(xiàn)=0，轉(zhuǎn)熔進(jìn)行時(shí)，溫度TP保持不變，液相組成保持在P點(diǎn)不變，但液相量和晶相B不斷減少，晶相AmBn不斷增加，固相點(diǎn)離開(kāi)F點(diǎn)向D點(diǎn)移動(dòng)，固相點(diǎn)到達(dá)D點(diǎn)后，晶相B全部轉(zhuǎn)熔完，轉(zhuǎn)熔過(guò)程結(jié)束。

編輯ppt(4)TE<T<TP：固相組成到D時(shí)，轉(zhuǎn)熔過(guò)程結(jié)束，仍有多余液相，固∶液=PG∶DG，系統(tǒng)從三相平衡回復(fù)到二相平衡，P=2，F(xiàn)=1，溫度可繼續(xù)下降，析出AmBn，直到溫度到達(dá)TE，該過(guò)程中，液相點(diǎn)從P向E變化，固相點(diǎn)從D向J變化(5)

T=TE：A晶相與AmBn晶相同時(shí)析出，P=3，F(xiàn)=0，保持溫度不變，直到液相消失，結(jié)晶過(guò)程結(jié)束，固相點(diǎn)從J到達(dá)H，與系統(tǒng)點(diǎn)重合。A晶相與AmBn晶相的量可根據(jù)I、H、J三點(diǎn)的相對(duì)位置計(jì)算(6)

T<TE：液相全部析出，P=2，F(xiàn)=1，溫度可繼續(xù)下降。上述討論的結(jié)晶過(guò)程可用以下的式子表示：液相點(diǎn)：2KP(LP+BC)E(LEA+C)固相點(diǎn)：MFDJH

編輯ppt熔體1的結(jié)晶過(guò)程與熔體2的有所不同，在轉(zhuǎn)熔過(guò)程中P點(diǎn)液相先消失，故結(jié)晶結(jié)束點(diǎn)在P點(diǎn)，而不是在E點(diǎn)具有一個(gè)不一致熔融化合物的二元系統(tǒng)相圖，有如下結(jié)論：低共熔點(diǎn)一定是結(jié)晶結(jié)束點(diǎn)轉(zhuǎn)熔點(diǎn)則不一定是結(jié)晶結(jié)束點(diǎn)，要根據(jù)系統(tǒng)的組成而定，組成在CB之間的熔體（包括C點(diǎn)），在P點(diǎn)結(jié)晶結(jié)束；組成在PC之間的熔體（包括P點(diǎn)，但不包括C點(diǎn)），則不能在P點(diǎn)結(jié)晶結(jié)束，而是在E點(diǎn)結(jié)晶結(jié)束

編輯ppt4．低共熔點(diǎn)溫度以下有化合物生成與分解的二元系統(tǒng)相圖

化合物AmBn加熱到低共熔溫度TE以下的TD溫度分解為組分A和B，沒(méi)有液相生成相圖上沒(méi)有與化合物平衡的液相線(xiàn)，從液相中不能直接析出AmBn

。只能通過(guò)A和B之間的固相反應(yīng)生成。編輯ppt固態(tài)物質(zhì)間的反應(yīng)速度很慢，達(dá)到平衡狀態(tài)需要很長(zhǎng)時(shí)間，如果反應(yīng)時(shí)間不是充分長(zhǎng)，要想獲得A+AmBn或AmBn+B很困難的，系統(tǒng)往往處于A、AmBn、B三種晶體同時(shí)存在的非平衡狀態(tài)若化合物只在某個(gè)溫度區(qū)間存在，即在低于某一溫度又分解成A與B，其相圖如圖編輯ppt5.具有多晶轉(zhuǎn)變二元系統(tǒng)相圖

二元系統(tǒng)中組分或化合物有多晶轉(zhuǎn)變時(shí)，在圖上就要出現(xiàn)一些補(bǔ)充線(xiàn)把同一物質(zhì)各個(gè)晶型穩(wěn)定范圍區(qū)分開(kāi)。根據(jù)晶型轉(zhuǎn)變溫度（TP）相對(duì)于低共熔點(diǎn)（TE）的高低，可分成兩類(lèi)：(1)

TP<TE：多晶轉(zhuǎn)變溫度發(fā)生在低共熔點(diǎn)以下，即A和A之間的多晶轉(zhuǎn)變?cè)诠滔嘀邪l(fā)生。P點(diǎn)為組分A的多晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)，通過(guò)轉(zhuǎn)變點(diǎn)P的水平線(xiàn)，稱(chēng)為多晶轉(zhuǎn)變等溫線(xiàn)。A—B二元系統(tǒng)中純A晶體在溫度TP下都會(huì)發(fā)生這一轉(zhuǎn)變

編輯ppt(2)

TP>TE：多晶轉(zhuǎn)變溫度高于低共熔溫度。在有P組成液相的條件下發(fā)生A和A之間的多晶轉(zhuǎn)變。P點(diǎn)為多晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)，在P點(diǎn)都是三相共存，F(xiàn)=0，故二元多晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)，亦為無(wú)變量點(diǎn)。

編輯ppt6.形成連續(xù)固熔體的二元系統(tǒng)相圖

由二條曲線(xiàn)（液，固相線(xiàn)）構(gòu)成，分成三個(gè)相區(qū)。液相線(xiàn)aL2b以上相區(qū)為高溫熔體單相區(qū)，固相線(xiàn)aS3b以下相區(qū)是固溶體單相區(qū)，處于液相線(xiàn)與固相線(xiàn)之間的相區(qū)則是液態(tài)溶液與固態(tài)溶液平衡的固液二相區(qū)固液二相區(qū)的結(jié)線(xiàn)L1S1、L2S2、L3S3分別表示不同溫度下互相平衡的固液二相的組成特點(diǎn)：沒(méi)有一般二元相圖中常出現(xiàn)的二元無(wú)變量點(diǎn)，因?yàn)樵撓到y(tǒng)內(nèi)只存在液態(tài)溶液和固態(tài)溶液二個(gè)相，不會(huì)出現(xiàn)三相平衡狀態(tài)。

編輯pptM點(diǎn)析晶：T>T1：不出現(xiàn)新相，液相點(diǎn)沿MM變化，L1≤T<L3：液相組成從L1向L3變化，固相組成從S1向S3變化冷卻到T2：液相點(diǎn)到達(dá)L2，固相點(diǎn)到達(dá)S2，系統(tǒng)點(diǎn)則在O點(diǎn)，根據(jù)杠桿規(guī)則，液相量:固相量=OS2:OL2，冷卻到T3：固相點(diǎn)S3與系統(tǒng)點(diǎn)重合，表示最后的一滴液相在L3消失，結(jié)晶過(guò)程結(jié)束在液相從L1到L3的析晶過(guò)程中，固溶體組成從原先析出的S1相應(yīng)變化到最終與L3平衡的S3，即在析晶過(guò)程中固溶體需時(shí)時(shí)調(diào)整組成以便與液相保持平衡。固溶體是晶體，原子的擴(kuò)散速度相對(duì)較慢，不象液態(tài)溶液那樣容易調(diào)節(jié)組成，冷卻速度較快時(shí)，不平衡析晶很容易發(fā)生

編輯ppt7.形成有限固溶體的二元系統(tǒng)相圖

組分A、B形成固溶體，但相互之間的溶解度是有限的，不能以任意比例互溶編輯pptSA(B)和SB(A)分別表示組分B在組分A中的固溶體及組分A在組分B中的固溶體。aE為液相與SA(B)固溶體平衡的液相線(xiàn)，bE是液相與SB(A)固溶體平衡的液相線(xiàn)，從液相線(xiàn)上析出的固溶體組成可通過(guò)等溫結(jié)線(xiàn)在相應(yīng)的固相線(xiàn)aC和bD上找到，如結(jié)線(xiàn)L1S1表示從L1液相中析出的固溶體組成是S1。E點(diǎn)為低共熔點(diǎn)，E點(diǎn)同時(shí)析出組成為C的SA(B)和組成為D的SB(A)固溶體C點(diǎn)表示組分B在組分A中的最大固溶度，D點(diǎn)表示組分A在組分B中的最大固溶度，CF是SA(B)固溶體的溶解曲線(xiàn)，DG是SB(A)固溶體的溶解曲線(xiàn)

編輯pptM點(diǎn)析晶過(guò)程：

(1)T>T1：溫度下降，組分沿M＇M變化。(2)

T1≤T<TE：系統(tǒng)開(kāi)始析出固溶體SB(A)，T1時(shí)組成為S1，T1向TE變化，液相點(diǎn)從L1向E變化，固相點(diǎn)從S1向D變化，液固含量也不斷變化，可用杠桿規(guī)則計(jì)算。(3)T=TE：E點(diǎn)為低共熔點(diǎn)，溫度到達(dá)TE時(shí)，開(kāi)始析出組成為C的SA(B)固溶體，F(xiàn)=3-3=0，溫度保持不變，但液相量不斷減少，組成為C的SA(B)與組成為D的SB(A)不斷析出，液相組成保持在E點(diǎn)不變，固相總組成點(diǎn)由D點(diǎn)向H點(diǎn)移動(dòng)，直到液相全部析出，固相組成點(diǎn)與系統(tǒng)點(diǎn)為H重合(4)T<TE：P=2，F(xiàn)=1，溫度繼續(xù)下降，固溶體SA(B)與SB(A)組成不斷變化，其中SA(B)組成沿CF線(xiàn)從C向J及Q變化，SB(A)組成沿DG線(xiàn)從D向K及N變化，但總組成仍保持在M

編輯pptSA(B)與SB(A)之間沒(méi)有低共熔點(diǎn)，有一轉(zhuǎn)熔點(diǎn)P，當(dāng)溫度冷卻到TP時(shí)，液相組成變化到P點(diǎn)，此時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)熔過(guò)程：LP+D(SB(A))→C(SA(B))組成在pd范圍的熔體，冷卻到TP時(shí)都要發(fā)生上述的轉(zhuǎn)熔過(guò)程，轉(zhuǎn)熔結(jié)束后結(jié)晶過(guò)程與前相同。

形成轉(zhuǎn)熔型有限固溶體的二元系統(tǒng)相圖編輯ppt8.具有液相分層二元系統(tǒng)相圖

一些系統(tǒng)二個(gè)組分在液相時(shí)并不完全互溶系統(tǒng)中液相在一定溫度范圍內(nèi)會(huì)分離成組成不同的兩個(gè)部分，并可用機(jī)械的或物理化學(xué)的方法加以分離兩部分液相的一部分可看作是組分B在組分A中的飽和溶液（L1），另一部分可看作是組分A在組分B中的飽和溶液（L2）編輯ppt在具有低共熔點(diǎn)相圖上插入一個(gè)液體分相區(qū)域CKD，等溫結(jié)線(xiàn)L1L2、L1L2表示不同溫度下相互平衡的二個(gè)液相的組成，溫度升高，兩種液相的溶解度增大，因而其組成越來(lái)越接近，直到臨界溶解點(diǎn)K點(diǎn)。在CKD之外為單液相區(qū)。編輯pptM點(diǎn)析晶過(guò)程：(1)T>T1：?jiǎn)我簠^(qū)，沿MM變化。(2)T2<T≤T1：產(chǎn)生分相，一相從L1向LC變化。另一相從L2向LD變化。(3)

T=T2：開(kāi)始析出晶相A，因LC中含組分A較多，故發(fā)生：LC→LD+A，此時(shí)，三相共存，F(xiàn)=0，溫度保持不變，晶相A開(kāi)始析出后，液相組成從G向D變化，直到LD，此時(shí)LC消失，系統(tǒng)又變成單變量。(4)TE<T<T2：晶相A析出，液相從D向E變化。(5)T=TE：低共熔點(diǎn)，F(xiàn)=0，同時(shí)析出晶相A和晶相B直到結(jié)晶結(jié)束。

編輯ppt二、Al2O3-SiO2系統(tǒng)相圖

有一個(gè)一致熔融化合物3Al2O32SiO2（稱(chēng)莫來(lái)石A3S2）。A3S2中可固溶少量Al2O3，固溶體組成在60mol%到63mol%之間莫來(lái)石是普通陶瓷、粘土質(zhì)耐火材料的重要組成部分。幾種常見(jiàn)耐火材料的制備和使用，都與該相圖有關(guān)

編輯ppt以A3S2為界，可以將由Al2O3-SiO2系統(tǒng)相圖劃分成二個(gè)分二元系統(tǒng)在SiO2-A3S2分二元系統(tǒng)中，純SiO2熔點(diǎn)為1726℃，低共熔點(diǎn)E1靠近SiO2一側(cè)，液相線(xiàn)很陡，加入Al2O3到SiO2后，熔點(diǎn)將急劇下降，因此，在生產(chǎn)被廣泛用于爐頂及在高溫時(shí)要求具有高強(qiáng)度地方的硅磚(含0.2～1.0%Al2O3)時(shí)，要嚴(yán)格防止原料中混入Al2O3，否則會(huì)使硅磚耐火度大大降低硅磚在使用時(shí)也要避免與Al2O3類(lèi)物質(zhì)接觸編輯ppt莫來(lái)石的液相線(xiàn)E1F左面一段比較陡，后面一段很平坦含Al2O335～55%普通粘土質(zhì)耐火磚，在1700℃以下，液相線(xiàn)很陡，溫度變化時(shí)，液相量增加不多，超過(guò)1700℃后，液相線(xiàn)變平坦，溫度略有升高，液相量就增加很多，使粘土磚軟化而不能完全使用當(dāng)Al2O3超過(guò)72%后，主要晶相是莫來(lái)石與Al2O3，耐火性得到顯著改善，在1840℃以下不出現(xiàn)液相，若Al2O3含量更高，則耐火性更好在A3S2-Al2O3分二元系統(tǒng)中，A3S2熔點(diǎn)（1850℃），Al2O3熔點(diǎn)（2050℃）以及低共熔點(diǎn)E2（1840℃）都很高，故莫來(lái)石質(zhì)及剛玉質(zhì)耐火材磚都是性能優(yōu)異的耐火材料

編輯ppt三、CaO-SiO2系統(tǒng)相圖

CaO-SiO2相圖有四個(gè)化合物C3S2(3CaO2SiO2)和C3S(3CaOSiO2)不一致熔融化合物CS(CaOSiO2)、C2S（2CaOSiO2）一致熔融化合物劃分成SiO2-CS，CS-C2S及C2S-CaO三個(gè)分系統(tǒng)對(duì)這三個(gè)分二元系統(tǒng)分別分析各液相線(xiàn)，相區(qū)，無(wú)變量點(diǎn)的性質(zhì)，判斷各無(wú)變量點(diǎn)表示的具體平衡關(guān)系編輯ppt圖上標(biāo)注相間平衡平衡性質(zhì)CaOSiO2溫度(℃)PCaO液體熔化10002570QSiO2液體熔化01001723A-方石英+液體B液體A熔化分解0.699.41705B-方石英+液體B液體A熔化分解28721705C-CS+-鱗石英液體低共熔37631436D-CS液體熔化48.251.81544E-CS+C3S2液體低共熔54.545.51460FC3S2-CS+液體轉(zhuǎn)熔55.544.51464G-C2S液體熔化65352130H-C2S+C3S液體低共熔67.532.52050MC3SCaO+液體轉(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6535725CaO-SiO2系統(tǒng)中無(wú)變量點(diǎn)的性質(zhì)

編輯pptC2S-CaO分系統(tǒng)中，存在C2S和C3S化合物，是水泥熟料中的重要成分，二者在2050℃形成低共熔物，低共熔點(diǎn)為HC2S熔點(diǎn)2130℃，具有復(fù)雜多晶轉(zhuǎn)變C3S僅穩(wěn)定存在于1250～2150℃之間，在2150℃分解為CaO和液相，在1250℃時(shí)，C3S分解為-C2S和CaO，但分解只在靠近1250℃范圍才很快進(jìn)行，在很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)以介穩(wěn)的狀態(tài)存在于常溫下，介穩(wěn)狀態(tài)的C3S具有較高的內(nèi)能，有高度反應(yīng)活性C3S是硅酸鹽水泥中最重要的保證水泥有高度水硬活性的組成部分，故要把水泥熟料在冷卻機(jī)中急冷，以縮短C3S在1250℃附近的停留時(shí)間，盡量使C3S減少分解C3S在1250℃以上無(wú)多晶轉(zhuǎn)變現(xiàn)象，但在1100℃到室溫范圍有六種多晶形式：TI、TII、TIII、MI、MII和R，分別在600℃、920℃、980℃、990℃、1050℃產(chǎn)生多晶轉(zhuǎn)變編輯pptC2S-CS分二元系統(tǒng)中，有一不一致熔融化合物C3S2，在自然界中以硅鈣石形式存在，C3S2在1464℃分解為-C2S和液相，C3S2和-C2S在1460℃形成低共熔物，低共熔點(diǎn)E，CS具有和兩種晶型，轉(zhuǎn)變溫度1125℃CS-SiO2分二元系統(tǒng)中，SiO2有復(fù)雜的多晶轉(zhuǎn)變和一個(gè)兩液相區(qū)。當(dāng)CaO在0.6%28%組成范圍時(shí)，若溫度在1705℃以上，液相分為二相，一相是CaO溶于SiO2中形成的富硅液相，另一相SiO2是溶于CaO中形成的富鈣液相。溫度達(dá)到2100℃，CaO含量為10%左右時(shí)，兩液相消失，成為單液相區(qū)編輯ppt四、CaO-Al2O3系統(tǒng)相圖

CaO-Al2O3系統(tǒng)相圖有五個(gè)化合物C3A，C12A7，CA，CA2，CA6，除C12A7為一致熔融化合物外，其余化合物均為不一致熔融化合物

編輯pptC3A與CA都具有與水反應(yīng)強(qiáng)烈，迅速凝固，高強(qiáng)度的特性。C3A是水泥熟料中的重要礦物組成，在加熱時(shí)于1539℃分解為游離石灰和液相CA是礬土水泥熟料中的主要成分，加熱時(shí)于1602℃分解為CA2和液相C2A也屬于具有與水作用而能發(fā)揮強(qiáng)度的水硬性材料，在1762℃才開(kāi)始分解為CA6和液相，具有高耐火性，是耐火水泥中不可缺少的主要成分CA6在工業(yè)剛玉內(nèi)存在，加熱時(shí)于1830℃分解為Al2O3和液相C12A7存在于硅酸鹽水泥和礬土水泥中，熔點(diǎn)1392℃

編輯ppt五、MgO-SiO2系統(tǒng)相圖

MgO-SiO2系統(tǒng)與鎂質(zhì)耐火材料（如方鎂石磚、鎂橄欖石磚）以及鎂質(zhì)陶瓷生產(chǎn)有密切關(guān)系

編輯pptMgO-SiO2系統(tǒng)中無(wú)變量點(diǎn)的性質(zhì)

圖上標(biāo)注相間平衡

平衡性質(zhì)

組成

溫度(℃)MgOSiO22800A液體MgO熔化10001890B液體Mg2SiO4熔化57.242.81850C液體MgO+Mg2SiO4低共熔57.742.31557DMg2SiO4+液體MgSiO3轉(zhuǎn)熔38.561.51543E液體MgSiO3+-方石英低共熔35.564.51695F液體F液體F+-方石英分解30701695F液體F液體F+-方石英分解0.899.2溫度(℃)編輯pptMgO-SiO2系統(tǒng)中有一個(gè)一致熔融化合物M2S（Mg2SiO4，鎂橄欖石）和一個(gè)不一致熔融化合物MS（MgSiO3，頑火輝石）鎂橄欖石的熔點(diǎn)很高，達(dá)1890℃頑火輝石約在1260℃轉(zhuǎn)化為高溫穩(wěn)定的原頑火輝石，并在1557℃不一致熔融分解為鎂橄欖石和組成為D的液相MgO-Mg2SiO4分二元系統(tǒng)中，有一個(gè)熔有少量SiO2的MgO有限固溶體單相區(qū)，此固溶體與鎂橄欖石形成低共熔點(diǎn)C，低共熔溫度1850℃編輯pptMgSiO3有幾種結(jié)構(gòu)較接近的晶型室溫下穩(wěn)定的晶型是頑火輝石高溫穩(wěn)定的是原頑火輝石將原頑火輝石冷卻時(shí)，如果不加入礦化劑，將不轉(zhuǎn)化為頑火輝石而介穩(wěn)存在，或轉(zhuǎn)化為斜頑火輝石，而后者在所有溫度都是不穩(wěn)定的斜頑火輝石與原頑火輝石在滑石瓷中都為明顯的晶相，由于原頑火輝石轉(zhuǎn)化為斜頑火輝石時(shí)，密度由3.10增大為3.18，相當(dāng)于體積縮小2.6%，為防止瓷器機(jī)械強(qiáng)度下降需阻止斜頑火輝石的生成

編輯pptMgO-Mg2SiO4分二元系統(tǒng)中的液相線(xiàn)溫度很高（在低共熔溫度1850℃以上）Mg2SiO4-SiO2分二元系統(tǒng)中液相線(xiàn)溫度要低得多鎂質(zhì)耐火材料配料中MgO含量應(yīng)大于Mg2SiO4中MgO含量，否則配料點(diǎn)進(jìn)入Mg2SiO4-SiO2分二元系統(tǒng)，將出現(xiàn)液相溫度和全熔溫度的急劇下降，使耐火性能降低。

編輯ppt六、MgO-Al2O3系統(tǒng)相圖

MgO-Al2O3系統(tǒng)中形成一個(gè)化合物—由MgO與Al2O3生成的尖晶石