陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織

1.緒論2.陶瓷材料的晶體結(jié)構(gòu)4.陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織3.非晶態(tài)與玻璃結(jié)構(gòu)5.陶瓷材料的燒結(jié)6.陶瓷材料的脆性與增韌8.陶瓷材料的高溫蠕變及熱震性7.陶瓷材料的斷裂力學(xué)9.先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷第二篇：陶瓷材料的結(jié)構(gòu)、相圖與燒結(jié)第一篇：緒論第三篇：陶瓷材料的機(jī)械性能第四篇：先進(jìn)陶瓷材料及應(yīng)用2學(xué)時8學(xué)時4學(xué)時8學(xué)時4學(xué)時6學(xué)時6學(xué)時2學(xué)時6學(xué)時第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織Q1：

你所理解的相圖是怎樣的？第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織Fe3CQ1：

你所理解的相圖是怎樣的？第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織Q1:你所理解的相圖是怎樣的？第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織Q2:你了解陶瓷材料的相圖嗎？第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織MgO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)相圖CompanyLogo4.1硅酸鹽系統(tǒng)相平衡特點(diǎn)4.2單元系統(tǒng)相圖4.3二元系統(tǒng)相圖4.4三元系統(tǒng)相圖4.5陶瓷材料的顯微組織《怎樣看硅酸鹽相圖》

作者:沈鶴年

出版日期:1974年6月第1版

主題詞:硅酸鹽生產(chǎn)基礎(chǔ)理論參考書目第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo4.1硅酸鹽系統(tǒng)相平衡特點(diǎn)4.1.1平衡態(tài)和非平衡態(tài)Al2O3—SiO2系相圖此成分范圍適合做耐火材料嗎？為什么?此成分范圍呢？Q3:相圖的研究意義？莫來石與方石英或鱗石英莫來石與剛玉第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo4.1硅酸鹽系統(tǒng)相平衡特點(diǎn)4.1.1平衡態(tài)和非平衡態(tài)研究、開發(fā)新材料，確定材料成分

如：確定配料范圍，縮小實(shí)驗(yàn)范圍。Q3:相圖的研究意義？利用相圖可以制訂材料的生產(chǎn)和處理工藝如：材料的處理溫度等工藝參數(shù)?？梢苑治銎胶鈶B(tài)的組織和推斷不平衡態(tài)可能的組織變化。利用相圖與性能的關(guān)系預(yù)測材料性能。利用相圖進(jìn)行材料生產(chǎn)過程分析。第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo4.1硅酸鹽系統(tǒng)相平衡特點(diǎn)表示材料相的狀態(tài)、溫度、成分關(guān)系的綜合圖形；反應(yīng)的是體系所處的熱力學(xué)平衡狀態(tài)，在一定溫度、成分條件下熱力學(xué)最穩(wěn)定、自由焓最低的狀態(tài)。硅酸鹽系統(tǒng)相平衡是一種什么狀態(tài)？硅酸鹽熔體即使在高溫熔融狀態(tài)，其粘度也很大，擴(kuò)散能力很有限，因而硅酸鹽體系的高溫物理化學(xué)過程要達(dá)到一定條件下的熱力學(xué)平衡狀態(tài)，所需的時間是比較長的，所以實(shí)際選用的是一種近似狀態(tài)。4.1.1平衡態(tài)和非平衡態(tài)Q4:相圖的定義？第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo4.1硅酸鹽系統(tǒng)相平衡特點(diǎn)熱力學(xué)非平衡態(tài)（介穩(wěn)態(tài)），常存在于硅酸鹽系統(tǒng)中α－石英α－鱗石英α－方石英

β－石英β－鱗石英β－方石英

γ－鱗石英573℃163℃117℃870℃1470℃180～270℃4.1.1平衡態(tài)和非平衡態(tài)第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織4.1硅酸鹽系統(tǒng)相平衡特點(diǎn)知識回顧材料研究中，“相”的定義是什么？材料研究中，“組分”的定義又是什么？4.1.2相律--系統(tǒng)中具有相同物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的均勻部分的總和。--系統(tǒng)中每一個可以分離出來，并能存在的化學(xué)純物質(zhì)（S）。第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織請判斷滲碳體和珠光體？4.1硅酸鹽系統(tǒng)相平衡特點(diǎn)知識回顧吉布斯相律？f=c－p＋n

f

－自由度數(shù)，在一定范圍內(nèi)可以任意改變而不會引起舊相消失或新相產(chǎn)生的獨(dú)立變量的數(shù)目；

c

－獨(dú)立組分?jǐn)?shù)

p

－相數(shù)

n

－溫度、壓力等能影響系統(tǒng)平衡的外界因素。硅酸鹽系統(tǒng)的相律？f=c－p＋14.1.2相律忽略壓強(qiáng)的影響第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo4.1硅酸鹽系統(tǒng)相平衡特點(diǎn)4.1.2相律在硅酸鹽系統(tǒng)中經(jīng)常采用氧化物作為系統(tǒng)的組分。如：SiO2一元系統(tǒng)

Al2O3－SiO2二元系統(tǒng)

CaO－Al2O3－SiO2三元系統(tǒng)注意區(qū)分：2CaO.SiO2(C2S);CaO－SiO2;K2O.Al2O3..4SiO2－SiO2第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo4.2單元系統(tǒng)相圖單元系統(tǒng)中，只有一種組分，不存在濃度問題。影響因素只有溫度和壓強(qiáng)。因?yàn)閏=1,根據(jù)相律f=c-p+2=3-pEF壓強(qiáng)Af=2Bf=0Cf=0D溫度氣相f=2β-固相f=2α-固相f=2液相4.2.1SiO2系統(tǒng)的相圖第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織4.2單元系統(tǒng)相圖SiO2在自然界儲量很大，以多種礦物的形態(tài)出現(xiàn)。如水晶、瑪瑙、砂巖、蛋白石、玉髓、燧石等。在常壓和有礦化劑存在的條件下，固態(tài)有7種晶型，其轉(zhuǎn)變溫度如下：α－石英α－鱗石英α－方石英熔融石英熔體(1600℃)β－石英870℃1723℃1470℃573℃

熔體(1670℃)163℃117℃β－鱗石英γ－鱗石英180～270℃β－方石英石英玻璃急冷同級轉(zhuǎn)變：－石英－鱗石英－方石英；轉(zhuǎn)變很慢，要加快轉(zhuǎn)變，必須加入礦化劑。

同類轉(zhuǎn)變：－、－和－型晶體，轉(zhuǎn)變速度非?？?。4.2.1SiO2系統(tǒng)的相圖第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo

－石英

－石英

－鱗石英

－方石英熔體4.2單元系統(tǒng)相圖1)在573℃以下的低溫，SiO2的穩(wěn)定晶型為－石英，加熱至573℃轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷匦偷模?，這種轉(zhuǎn)變較快；冷卻時在同一溫度下以同樣的速度發(fā)生逆轉(zhuǎn)變。如果加熱速度過快，則－石英過熱而在1600℃時熔融。如果加熱速度很慢，則在870℃轉(zhuǎn)變?yōu)椋[石英。57387016004.2.1SiO2系統(tǒng)的相圖第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo

－石英

－石英

－鱗石英

－方石英熔體4.2單元系統(tǒng)相圖2)－鱗石英在加熱較快時，過熱到1670℃時熔融。當(dāng)緩慢冷卻時，在870℃仍可逆地轉(zhuǎn)變?yōu)椋?；?dāng)迅速冷卻時，沿虛線過冷，在163℃轉(zhuǎn)變?yōu)榻榉€(wěn)態(tài)的－鱗石英，在117℃轉(zhuǎn)變?yōu)榻榉€(wěn)態(tài)的－鱗石英。加熱時－鱗石英仍在原轉(zhuǎn)變溫度以同樣的速度先后轉(zhuǎn)變?yōu)椋[石英和－鱗石英。163870117

－鱗石英

－鱗石英4.2.1SiO2系統(tǒng)的相圖第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織1670CompanyLogo

－石英

－石英

－鱗石英

－方石英熔體4.2單元系統(tǒng)相圖

－鱗石英

－鱗石英3)－鱗石英緩慢加熱，在1470℃時轉(zhuǎn)變?yōu)椋绞ⅲ^續(xù)加熱到1713℃熔融。當(dāng)緩慢冷卻時，在1470℃時可逆地轉(zhuǎn)變?yōu)椋[石英；當(dāng)迅速冷卻時，沿虛線過冷，在180～270℃轉(zhuǎn)變?yōu)榻榉€(wěn)狀態(tài)的－方石英；當(dāng)加熱－方石英仍在180～270℃迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定狀態(tài)的－方石英。180-2708701470

－方石英4.2.1SiO2系統(tǒng)的相圖第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織1713CompanyLogo

－石英

－石英

－鱗石英

－方石英熔體4.2單元系統(tǒng)相圖

－鱗石英

－鱗石英

－方石英4)熔融狀態(tài)的SiO2由于粘度很大，冷卻時往往成為過冷的液相－－石英玻璃。雖然它是介穩(wěn)態(tài)，由于粘度很大在常溫下可以長期不變。如果在1000℃以上持久加熱，也會產(chǎn)生析晶。熔融狀態(tài)的SiO2，只有極其緩慢的冷卻，才會在1713℃可逆地轉(zhuǎn)變?yōu)椋绞ⅰ?80-27087014704.2.1SiO2系統(tǒng)的相圖第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織石英玻璃CompanyLogo4.2單元系統(tǒng)相圖4.2.1SiO2系統(tǒng)的相圖SiO2的多晶轉(zhuǎn)變的體積效應(yīng)結(jié)論:同級轉(zhuǎn)變V大，－石英－鱗石英的VMAX＝16％同類轉(zhuǎn)變V小，鱗石英V最小，為0.2％；方石英V最大，為2.8％。同類轉(zhuǎn)變速度快，因而同類轉(zhuǎn)變的危害大。第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo4.2單元系統(tǒng)相圖4.2.2ZrO2系統(tǒng)的相圖ZrO2

有三種晶型：單斜ZrO2，四方ZrO2和立方ZrO2

其轉(zhuǎn)變關(guān)系：單斜ZrO2

四方ZrO2

立方ZrO2

1000℃1200℃2370℃0100020003000溫度(℃)四方立方單斜壓力熔體第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo4.2單元系統(tǒng)相圖4.2.2ZrO2系統(tǒng)的相圖ZrO2用途1）作為特種陶瓷的重要原料在由單斜ZrO2

四方ZrO2的晶型轉(zhuǎn)變時有7％～9％的體積效應(yīng)，常加適量CaO或Y2O3。在>1500℃形成立方晶型固溶體，稱穩(wěn)定化立方ZrO2；2）熔點(diǎn)高(2680℃)，作耐火材料3）利用導(dǎo)氧導(dǎo)電性能，作氧敏傳感器元件4）利用體積效應(yīng)，對陶瓷材料進(jìn)行相變增韌5）用作高溫發(fā)熱元件第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo4.3二元系統(tǒng)相圖

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。二元相圖的八種類型：

1)具有低共熔點(diǎn)的二元系統(tǒng)；

2)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)；

4)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)；

6)具有液相分層的系統(tǒng)；

7)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)。第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo4.3二元系統(tǒng)相圖4.3.1低共熔點(diǎn)二元相圖1)E：低共熔點(diǎn)L

A＋Bf=0TAE液相線L

Af=1TBE液相線L

Bf=12)M點(diǎn)析晶路程ATBEA＋BA＋LB＋LTAB％LBMTE特征：①從兩個端點(diǎn)組元處出發(fā)呈下降趨勢的液相線。②隨著B含量的增加，混合物的熔點(diǎn)沿TAE線降低。第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogoLp=1f=2M(熔體)L1[s1,(A)]L

Ap=2f=1L2[s2,A]L

Ap=2f=1E[sE，A＋(B)]LA+Bp=3f=0E(液相消失)[ME,A+B]p=2f=1[M3,A+B]ATBA＋LB＋LTAB％LBMA+BEL2S2L1S1SEMEM3第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織ATBA＋LB＋LTAB％LBMA+BEL2S2L1S1SEMEM3M2M1T1T2TE(1)T1：固相量S%=0;

液相量L％=100%;(2)T2：S%=M2L2/S2L2×100％；

L％＝M2S2/S2L2×100％(3)剛到TE:晶體B未析出，固相只含A。到TE

后:

S%=MEE/SEE×100％；

L％＝MESE/SEE

×100％(4)離開TE：L消失，晶體A、B完全析出。

SA%=MEB/AB×100％；

SB%=MEA/AB×100％4.3二元系統(tǒng)相圖4.3.1低共熔點(diǎn)二元相圖3)杠桿規(guī)則第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織4.3二元系統(tǒng)相圖4.3.1低共熔點(diǎn)二元相圖每一個系統(tǒng)中，每一種純材料的凝固點(diǎn)由于第二組分的加入而降低。BeAl2O4BeAl6O10Al2O3BeO第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo4.3二元系統(tǒng)相圖4.3.2生成一致熔融二元化合物二元相圖一致熔融化合物：具有固定的熔點(diǎn)，熔化形成的液相和固相組成一致。AAmBnBMNL＋ALA＋AmBnB+AmBnB+LL+AmBnL+AmBnE1E21）E1、E2均為低共熔點(diǎn)；2）當(dāng)原始配料落在A－AmBn范圍內(nèi)，最終析晶產(chǎn)物為A和AmBn；

當(dāng)原始配料落在B－AmBn范圍內(nèi)，最終析晶產(chǎn)物為B和AmBn；系統(tǒng)中A與B形成一個同組成熔融化合物AmBn第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo4.3二元系統(tǒng)相圖4.3.3生成不一致熔融二元化合物二元相圖不一致熔融化合物：是不穩(wěn)定化合物，加熱這種化合物到某一溫度便分解成。化合物熔融時生成的液相，其組成與化合物組成皆不相同。bL+AL+AmBnA+AmBnAmBn+BAAmBnBL+BTaTEEPKL化合物在低溫時穩(wěn)定，加熱到高溫時熔融分解，第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogobL+AL+CA+CC+BACBL+BTaEKL12)析晶路線Lp=1f=2熔體1K

[M,(B)]P[F,開始回吸B＋(C)]P[D,晶體B消失＋C]LP

Cp=2f=1E[H,C+(A)]E(液相消失)[O,A+C]LA+Cp=3f=0L

Bp=2f=1PFMGBCLDOH第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo2)析晶路線同理可分析組成2的冷卻過程。在轉(zhuǎn)熔點(diǎn)P處，

L＋BC時，L先消失，固相組成點(diǎn)為D和F，其含量

由D、J、F三點(diǎn)相對位置求出。P點(diǎn)是回吸點(diǎn)又是析晶終點(diǎn)。BCLbL+AL+CA+CACBL+BTaEP

D

J

FML2B+C第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo2)析晶路線組成3在P點(diǎn)回吸，在L＋BC時L＋B同時消失，

P點(diǎn)是回吸點(diǎn)又是析晶終點(diǎn)。bL+AL+CA+CC+BACBL+BTaEP

D

L3BCL第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo2)析晶路線P點(diǎn)是過渡點(diǎn)，因?yàn)闊oB相生成。bL+AL+CA+CC+BACBL+BTaTEEPLLp=1f=2熔體4F

[D,(C)]E[H,C+(A)]E(液相消失)[L，A＋C]L

Cp=2f=1LA+Cp=3f=04FD

L

H

第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo4bL+AL+CA+CC+BACBL+BTaTEEPKL132DF總結(jié)：第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo4.3二元系統(tǒng)相圖4.3.4固相中有化合物形成或分解二元相圖化合物在低溫形成高溫分解L+AL+BA+BACBA+CC+BETaTeTd1ABA+BA+CB+CA+BEL+AL+B化合物存在于某一溫度范圍內(nèi)2第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo4.3二元系統(tǒng)相圖4.3.5具有多晶轉(zhuǎn)變的二元相圖A、在低共熔點(diǎn)下發(fā)生TETPB％ABA

＋BA

＋BA

＋LB＋LETabB、在低共熔點(diǎn)以上發(fā)生aCP

EA

+LA

+LA

+BB+LLABB%

E：低共熔點(diǎn)，f＝0，是析晶終點(diǎn)，LA

＋B；

P：晶型轉(zhuǎn)變點(diǎn)，f＝0，不是析晶終點(diǎn)，L＋A

L＋A

第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織23aEA

+LA

+LA

+BB+LLABB%DL

A

p=2f=1F

[F/,(A

)]F/FCPP[C,(A

＋A

)]E[D/

，A

+B]D/Lp=1f=2熔體2P[C,A

]L+A

A

+Lp=3f=0

A

A

E(L消失)[G，A

＋B]GL

A

+Bp=3f=0A

+B←LLA

p=2f=1第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo4.3二元系統(tǒng)相圖4.3.6具有液相分層的二元相圖1)點(diǎn)E：低共熔點(diǎn)

L

A＋Bf=0F：LG

A＋LF

f=02)線GKF為液相分界線；3)帽形區(qū)GKFG為二液存在區(qū)，區(qū)域的存在與溫度有關(guān)。TFTEKTaGEbAA+BA+LA+LB+LL2L分相

區(qū)OB％FB我們知道，水與酒精兩種液體能夠無限互溶，合為一體。但水與酚兩種掖體卻為有限互溶，可能分為兩層，硅酸鹽系統(tǒng)也有類似酌情況。第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo4.3二元系統(tǒng)相圖4.3.6具有液相分層的二元相圖第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo4.3二元系統(tǒng)相圖4.3.6具有液相分層的二元相圖第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo4.3二元系統(tǒng)相圖4.3.6具有液相分層的二元相圖第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo4.3二元系統(tǒng)相圖4.3.6具有液相分層的二元相圖第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo4)析晶路程：TFTEKTaGEbAA+BA+LA+LB+LL2L分相

區(qū)OB％FB1

兩層p=1f=2熔體1L1L1/L1L1/

L2L2/

兩層p=1f=2L2L2/PG[TF，(A)]F[TF，A]LGLF+Af=0LF

Ap=2f=1E[TE

，A+(B)]L

A+Bp=3f=0E(L消失)[O，A＋B]

L

A

+B第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo4.3二元系統(tǒng)相圖4.3.6具有液相分層的二元相圖

CaO-SiO2及MgO-SiO2系統(tǒng)相圖，在SiO2含量高處都有一個二液分層區(qū)。第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo4.3二元系統(tǒng)相圖4.3.6具有液相分層的二元相圖第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo4.3二元系統(tǒng)相圖4.3.7形成連續(xù)固溶體的二元相圖連續(xù)固溶體：當(dāng)兩種金屬（A和B）晶格結(jié)構(gòu)相似，原子半徑相近時，它們形成的合金無論是在液態(tài)還是固態(tài)，A和B兩組元都能以任意比例相互溶解，形成均勻的單相，這種體系稱為連續(xù)固溶體系，該圖為其代表性相圖。第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織4.3二元系統(tǒng)相圖4.3.7形成連續(xù)固溶體的二元相圖鉻鎂磚就是利用組分部分互溶特點(diǎn)，將氧化鎂和鉻鐵礦材料混合。在超過1600oC的溫度條件下加熱而制成的。幾乎所有平爐的爐頂都采用了鑄鉻鎂耐火材料。煉鋼用的堿性氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐工藝廣泛采用瀝青粘結(jié)的MgO-CaO耐火材料。高溫下的固溶性形成高溫結(jié)合。第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織4.3二元系統(tǒng)相圖4.3.8形成不連續(xù)固溶體的二元相圖SA(B)表示B組分溶解到A組分中所形成的固溶體；

SB(A)表示A組分溶解在B組分中所形成的固溶體。AFGBC

DEbTaSA(B)+SB(A)SA(B)SA(B)+LL+SB(A)SB(A)L第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織第五章陶瓷的相圖與顯微結(jié)構(gòu)TAF

GBC

EbaSA(B)+SB(A)SA(BSA(B)+LL+SB(A)SB(A)LD213E[D,(SA(B))＋SB(A)]T2P

[S,(SB(A))]PST1SB(A)LLp=1f=2熔體1液態(tài)溶液LSB(A)p=2f=11/SB(A)+

SA(B)p=2f=1[1/，SA(B)+SB(A)]Q

NT3ILSB(A)+

SA(B)p=3f=0LSB(A)+

SA(B)SA(B)SB(A)E(L消失)[H，SA(B)＋SB(A)]H44.3二元系統(tǒng)相圖思考？1）哪種硅酸鈉屬生成一致熔融化合物？其特征是什么？2）哪種硅酸鈉屬生成不一致熔融化合物？其特征又是什么？3）指出各低共熔點(diǎn)位置及組成。N2S—2Na2O·SiO2(正硅酸鈉)NS—Na2O·SiO2(偏硅酸鈉)NS2—Na2O·2SiO2(二硅酸鈉)第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織4.3二元系統(tǒng)相圖作業(yè)1：1）分析圖中不同成分熔體冷卻時的析晶圖。2）為什么水泥燒成后總是采用急速冷卻的辦法?提示：C3S只有在1250-1900℃溫度范圍內(nèi)才能穩(wěn)定存，在1250℃以下將分解為β-C2S及CaO。因此當(dāng)水泥燒成后必須急冷，盡快地降低溫度，以大大減慢分解速度，保持住C3S。CS—CaO·SiO2(偏硅酸鈣或硅灰石)C3S2—3CaO·2SiO2(二硅酸三鈣)C2S—2CaO·SiO2(硅酸二鈣)C3S—3CaO·SiO2(硅酸三鈣)第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織M1M2M34.3二元系統(tǒng)相圖作業(yè)2：根據(jù)相圖，試分析剛玉磚、莫來石磚；高鋁磚、粘土磚；半硅磚的組成及耐火度。SiO2—Al2O3系統(tǒng)相圖第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織4.4三元系統(tǒng)相圖第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織4.4三元系統(tǒng)相圖

三元凝聚系統(tǒng):

f＝c－p＋1＝4－p

當(dāng)p=1時，

fmax＝3(即組成x1、x2和溫度的變化。)三坐標(biāo)的立體圖平面投影圖相圖三元系統(tǒng)具有三個獨(dú)立組元。它比二元系統(tǒng)更要復(fù)雜得多，必須在牢固掌握二元系統(tǒng)的基礎(chǔ)上才能加以討論。同時，在硅酸鹽工業(yè)生產(chǎn)中，物科往往是多種成分的，因此它又比二元系統(tǒng)更有實(shí)用價值，因此需要進(jìn)行深入細(xì)致的研究。第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織4.4三元系統(tǒng)相圖4.4.1三元系統(tǒng)組成的表示方法應(yīng)用：已知組成點(diǎn)確定各物質(zhì)的含量；

M點(diǎn)表示A、B、C含量是多少?2)已知含量確定其組成點(diǎn)的物質(zhì)。

50%A、30%B、20%C確定組成點(diǎn)？頂點(diǎn)：單元系統(tǒng)或純組分；邊：二元系統(tǒng)的組成；內(nèi)部：三元系統(tǒng)的組成。在三元系統(tǒng)中用等邊三角形來表示組成。第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo4.4三元系統(tǒng)相圖4.4.2三元系統(tǒng)組成中的一些關(guān)系1)等含量規(guī)則

在等邊三角形中，平行于一條邊的直線上的所有各點(diǎn)均含有相等的對應(yīng)頂點(diǎn)的組成。ABCMNEDFO第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo4.4三元系統(tǒng)相圖4.4.2三元系統(tǒng)組成中的一些關(guān)系2)定比例規(guī)則：從等邊三角形的某一頂點(diǎn)向?qū)呑饕恢本€，則在線上的任一點(diǎn)表示對邊兩組分含量之比不變，而頂點(diǎn)組分的含量則隨著遠(yuǎn)離頂點(diǎn)而降低。第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo4.4三元系統(tǒng)相圖4.4.2三元系統(tǒng)組成中的一些關(guān)系3)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)(或兩種物質(zhì)合成為一種混合物)時，它們的組成點(diǎn)在一條直線上，它們的重量比與其它組成點(diǎn)之間的距離成反比。ABCOMPb1bb2

推導(dǎo)：GM＝GO＋GPGM×b%＝GO×b1%+GP×b2%物質(zhì)的分解和合成實(shí)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)，其重量比需用兩次杠桿規(guī)則求出。第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織4.4三元系統(tǒng)相圖4.4.2三元系統(tǒng)組成中的一些關(guān)系3)杠桿規(guī)則:例：已知三種舊物質(zhì)M1、M2，M3的組成如圖31所示，重量分別為3公斤、2公斤、5公斤。今合為一種新物質(zhì)M，試求新物質(zhì)M的重量以及組成?第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CompanyLogo4.4三元系統(tǒng)相圖4.4.2三元系統(tǒng)組成中的一些關(guān)系4)重心規(guī)則在三元系統(tǒng)中，若有三種物質(zhì)M1、M2、M3合成混合物M，則混合物M的組成點(diǎn)在連成的M1M2M3之內(nèi)，M點(diǎn)的位置稱為重心位置。當(dāng)一種物質(zhì)分解成三種物質(zhì)，則混合物組成點(diǎn)也在三物質(zhì)組成點(diǎn)所圍的三角形內(nèi)。根據(jù)杠桿規(guī)則：M1＋M2M’M’＋M3

MM1＋M2＋M3

M第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織4.4三元系統(tǒng)相圖4.4.2三元系統(tǒng)組成中的一些關(guān)系5)交叉位置規(guī)則M點(diǎn)在M1M2M3某一條邊的外側(cè)，且在另二條邊的延長線范圍內(nèi)。這需要從物質(zhì)M1＋M2中取出一定量的M3才能得到混合物M，此規(guī)則稱為交叉位置規(guī)則。M1M2M3MPABC由杠桿規(guī)則：M1＋M2＝PM+M3＝PM1＋M2＝M＋M3從M1＋M2中取出M3愈多，則M點(diǎn)離M3愈遠(yuǎn)。結(jié)論第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織4.4三元系統(tǒng)相圖4.4.2三元系統(tǒng)組成中的一些關(guān)系6)共軛位置規(guī)則M點(diǎn)在M1M2M3某一條邊的外側(cè)，且在另二條邊的延長線范圍內(nèi)。這需要從物質(zhì)M1＋M2中取出一定量的M3才能得到混合物M，此規(guī)則稱為交叉位置規(guī)則。在三元系統(tǒng)中，物質(zhì)組成點(diǎn)M在

的一個角頂之外，這需要從物質(zhì)M3中取出一定量的混合物質(zhì)M1＋M2，才能得到新物質(zhì)M，此規(guī)則稱為共軛位置規(guī)則。

由重心規(guī)則：M1＋M2＋M＝M3

或：M＝M3－(M1＋M2)

結(jié)論：從M3中取出M1＋M2愈多，

則M點(diǎn)離M1和M2愈遠(yuǎn)。M1M2M3MABC.第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織4.4三元系統(tǒng)相圖4.4.3三元系統(tǒng)的立體及平面圖CAB第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織4.4三元系統(tǒng)相圖4.4.3三元系統(tǒng)的立體及平面圖CABEE3E1E2C1C2C3A1A2A3B1B2B3TCTATBL

AL

BL

C第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織4.4三元系統(tǒng)相圖4.4.3三元系統(tǒng)的立體及平面圖

CABEE3E1E2C1C2C3A1A2A3B1B2B3TCTATBL

A+CL

A+BL

B+C第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織4.4三元系統(tǒng)相圖4.4.3三元系統(tǒng)的立體及平面圖CABEE3E1E2C1C2C3A1A2A3B1B2B3TCTATBA+B+CL

A+B+C第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織4.4三元系統(tǒng)相圖4.4.3三元系統(tǒng)的立體及平面圖CABEE3E1E2C1C2C3A1A2A3B1B2B3TCTATB單相區(qū)：雙相區(qū)：三相區(qū)：四相區(qū)：LL+A、L+B、L+C一個三個四個一個L+A+B+CL+A+B、L+B+C、L+A+C、A+B+C第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織ABCe1E1e2E2e3E3eL

AL

BL

C第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織4.4三元系統(tǒng)相圖4.4.3三元系統(tǒng)的立體及平面圖等溫截面及其投影CABEE3E1E2C1C2C3A1A2A3B1B2B3TCTATB第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織LL+CL+CL+AL+BLL+A+CL+A+CL+B+CL+A+BL+A+B+CL+CL+ALL+A+CL+A+BL+B+CLL+AL+BL+CA+B+C4.4.5三元系統(tǒng)相圖的基本類型4.4三元系統(tǒng)相圖1)具有三元最低共熔點(diǎn)的系統(tǒng)共熔線/界線（E1Et，E2Et，E3Et）的自由度？f=1(兩個固相，一個液相)哪個點(diǎn)為最低共熔點(diǎn)？自由度？Et點(diǎn)，f=0物質(zhì)M的冷卻過程如何？第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織4.4.5三元系統(tǒng)相圖的基本類型4.4三元系統(tǒng)相圖1)具有三元最低共熔點(diǎn)的系統(tǒng)第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織CABEE3E1E2TCTATBMP4.4三元系統(tǒng)相圖1)具有三元最低共熔點(diǎn)的系統(tǒng)4.4.5三元系統(tǒng)相圖的基本類型第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織4.4三元系統(tǒng)相圖1)具有三元最低共熔點(diǎn)的系統(tǒng)4.4.5三元系統(tǒng)相圖的基本類型第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織4.4三元系統(tǒng)相圖1)具有三元最低共熔點(diǎn)的系統(tǒng)4.4.5三元系統(tǒng)相圖的基本類型第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織2)生成一個一致熔融二元化合物的三元系統(tǒng)相圖4.4.5三元系統(tǒng)相圖的基本類型第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織2)生成一個一致熔融二元化合物的三元系統(tǒng)相圖①三角形劃分法把三元系統(tǒng)相圖中的化合物組分點(diǎn)與對面的組分點(diǎn)（即三角形的頂點(diǎn)）相連接，而把原來的三角形劃分為兩個或兩個以上的副三角形，使復(fù)雜的相圖簡化。L+AL+SL+BAe1Se2Be4e3CABCSE1E2m4.4.5三元系統(tǒng)相圖的基本類型第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織2)生成一個一致熔融二元化合物的三元系統(tǒng)相圖4.4三元系統(tǒng)相圖4.4.5三元系統(tǒng)相圖的基本類型第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織2)生成一個一致熔融二元化合物的三元系統(tǒng)相圖4.4三元系統(tǒng)相圖4.4.5三元系統(tǒng)相圖的基本類型第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織2)生成一個一致熔融二元化合物的三元系統(tǒng)相圖4.4三元系統(tǒng)相圖4.4.5三元系統(tǒng)相圖的基本類型第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織4.4.5三元系統(tǒng)相圖的基本類型3)生成一個不一致熔融二元化合物的三元系統(tǒng)第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織4.4.5三元系統(tǒng)相圖的基本類型3)生成一個不一致熔融二元化合物的三元系統(tǒng)A/Q/S/B/L+AL+SL+BAe1Q

SBe4e3CABCAmBnEmP第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織3)生成一個不一致熔融二元化合物的三元系統(tǒng)切線規(guī)則：

通過二種固相的界線上的任定一點(diǎn)，作一切線。如果切線與該二固相約聯(lián)線直接相交(即交點(diǎn)在聯(lián)線上)，則可判定液相組成在此切點(diǎn)上為同時析出該二固相。這種界線稱為一致熔融界線．并以單箭頭注明。如果切線與該二固相的聯(lián)線的延長線相交(即交點(diǎn)在聯(lián)線的延長線上)，則可判定液相組成在此切點(diǎn)上為已析出的一個固相轉(zhuǎn)入液相而析出另一固相。這種界線稱為不一致熔融界線，并以雙箭頭注明。4.4.5三元系統(tǒng)相圖的基本類型第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織3)生成一個不一致熔融二元化合物的三元系統(tǒng)4.4.5三元系統(tǒng)相圖的基本類型第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織3)生成一個不一致熔融二元化合物的三元系統(tǒng)4.4.5三元系統(tǒng)相圖的基本類型第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織思考：物質(zhì)M1的冷卻析晶過程。3)生成一個不一致熔融二元化合物的三元系統(tǒng)4.4.5三元系統(tǒng)相圖的基本類型第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織思考：物質(zhì)M2的冷卻析晶過程。3)生成一個不一致熔融二元化合物的三元系統(tǒng)4.4.5三元系統(tǒng)相圖的基本類型第四章陶瓷材料的平衡相圖與顯微組織思考：物質(zhì)M3的冷卻析晶過程。4)生成一個固相分解的二元化合物的三元系統(tǒng)這類系統(tǒng)中具有一個