相图应用2012

随着M的增大，水玻璃的粘度提高，可溶性变差。通常情况下，M＝3
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Na2O–SiO2相图是硅酸盐玻璃的基础相图之一。 有的文献认为，最早的玻璃就是由埃及人把纯碱（Na2CO3）掺进砂子 （主要成分是SiO2）里，经高温熔融后，自然冷却制成的。 从图3–4可知，少量Na2O的加入，会使SiO2（α–方石英）熔点从1 986 K急 下降到1 083 K左右，降低了近1 000 K。这就是Na2O可作为硅酸盐玻璃助熔 剂的原因。 在Na2O–SiO2系统相图富SiO2部分有一个介稳的二液分层区，相图中以虚线表 示。将组成在这范围内的透明玻璃重新加热到853～1 023 K范围时，会变得混 浊（失透），这是由于玻璃分相引起的。 相图的右上方是液相和SiO2平衡相区，其中SiO2会发生晶型转变，液相在其 中仅起介质作用。此相图显示，有液相存在时，石英和鳞石英之间的晶型转 变温度虽然和SiO2相图（图2–7）中没有不同，但它明显地高于相关的低共 熔温度。由此可知，在少量Na2O存在时，能从含SiO2的液相中获得SiO2的低 温稳定晶型石英。
第6章 凝聚系统相图及其应用
关于相律： 多元凝聚系统的相律表达式为f * = C–Φ + 2， f *为条件自由度，C为独立组元数，Φ为相数 数字2代表温度变量，压力变量 。 对于凝聚相：
压力对凝聚相体系影响很小，压力因素可以不计。
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工艺：区域熔炼
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６ ． １ ． ５二组分固态互溶系统液－ 固平衡相图
（１ ）步冷曲线 （２ ）相图 （３ ）冷却过程分析
关于电解过程的优化
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6.1.4 Na2O–SiO2系统相图富硅部分
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3
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在Na2O含量高和高温的条件下，由于熔融Na2O的挥发和腐蚀作用，Na2O– SiO2相图的高Na2O含量部分很难作出。图3–4为部分 Na2O–SiO2系统的相 图，其中Na2O含量在大约50%(质量分数)以下。相图中有3个化合物，分别为 偏硅酸钠(NS)，二硅酸钠Na2Si2O5 (NS2)和Na6Si8O19 (N3S8)。有些文献在NS2 右方标有晶型转变等温线，但在NS2左方却没有出现，此图在相图集中没有再 出现。此相图在Na2O–SiO2相图中Na2O含量较高的部分，还出现1个化合物正 硅酸钠Na4SiO4 (N2S)[11]。不过N2S已不在图3– 4的组成范围里。上述4个化 合物中，前2个为一致熔融化合物，后2个为不一致熔融化合物。其中N3S8在1 081 K时不一致熔融，但在较低的温度973 K时，它又发生分解，是一种高、 低温皆不稳定的二元化合物。把Na2O–SiO2系统的熔融物冷却并粉碎后倒入水 中，加热加压搅拌，可得到水玻璃。 水玻璃的组成常有变动，一般用硅碱率(模数M)来表示
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应用：金属提纯
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6.2.3
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相图中两个纯组元的熔点都很高。据文献报道，CaO的熔点为2 873 K， Al2O3的熔点为2 318 K。图3–2显示，相图两侧的液相线都很陡，这提示了 此两种材料不能混用，否则会影响其高温性能。例如，刚玉砖（其中α– Al2O3的质量分数几乎达100%)就不能用含CaO的碱性泥料来砌筑。
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Copper-Silver Phase Diagram
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转熔过程的包晶反应 异成分化合物或异组成化合物 转熔点(peritectic point) 异成分熔点 (incongruent melting point）或不相合熔点 转熔过程 包晶反应
此相图的化合物与水泥密切相关。C12A7虽然在硅酸盐水泥和矾土水泥中均 有存在，但它的水化活性较差,是水泥中不希望有的矿物组成。C3A与水
反应强烈，硅酸盐水泥中C3A含量较高时，水化速度较 快。CA是矾土水泥的主要矿物，CA和水化合时反应较快，产物强度也较
高，所以矾土水泥也称为快硬高强水泥。此外，CA2常作为耐火水泥的主要 矿物。
实例
图6–1 为KF–BaTiO3系统相图。这是一种最简单的具有一个低共熔点(eutectic point)的二元系统相图，或称为二元固态不互溶凝聚系统相图。图6–1 可见， 如欲将BaTiO3熔融，用提拉法生长BaTiO3单晶，温度要求高达1 885 K。若加 入一定量的 KF ，就可 Fra Baidu bibliotek比 1 106 K 略高一点的温度，提拉出质量合格的 BaTiO3单晶，而使制备温度下降700 K左右。通常配料控制在靠近BaTiO3的 一侧。但BaTiO3含量过高时，拉制温度会过高，这是由于此种情况下在比 1106 K稍高一点的温度时，系统的液相量过少。一般可通过实验确定最佳的 原料配比和提拉温度。
固态完全互溶系统
两组分固态互溶称固溶体或固态溶液， 它通常由于两种组分分子、原子或离子 大小接近，在晶格中能够彼此取代而形 成。
固液共存段－ － － － Ｐ ＝２ ，Ｆ ＝１ 固、液单相段－ － － － Ｐ ＝１ ，Ｆ ＝２ 液相线－ － － － 表示液 相组成与凝固点关 系，Ｌ Ｌ １ ２ 固相线－ － － － 表示固 相组成与熔点关系 Ｓ Ｓ １ ２
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6.1 二元系相图 6.1.1 KF–BaTiO3系统和提拉法低温制备单晶
提拉法制备立方单晶BaTiO3 结晶过程分析：
KF和BaTiO3的物质的量用杠杆规则计算： W(KF)/W(BaTiO3)=（3~BaTiO3）/ (KF~3)
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6.1.2 CaO–Al2O3系统和转熔过程的包晶反应 CaO–Al2O3系统
把 分 子 式 为 CaAl2O4 的 化 合 物 ， 写 成 CaO·Al2O3，简写为CA，其它以此类推。
凝聚态二元系统相图 C=2, Φ =1; f*=C-Φ +1 Φ =2 f*=1 Φ =3 f*=0
自由度(degree of freedom)的概念 确定平衡体系的状态所需要的独立的强度变量数称为体系的自由度，用符号f 表示。 由此可见，体系的自由度是指体系的独立可变因素数(如温度、压力，浓度等) 的数目，这些因素的数值，在一定的范围内，可以任意地改变而不会引起体系相 的数目的改变。
Cooling Curves
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因此，要制作这类化合物(如相图中的C3A)的单相晶体，熔体的配料组成就不 应该是相当于C3A，而是应比C3A含更多一些Al2O3，使它的Al2O3的含量处在 对应的转熔点和低共熔点的组成之间，但较靠近转熔点的组成。Fukuda就是 用这种方法成功地制取了不一致熔融化合物KNbO3的大块单晶(30 mm 30 mm 15 mm)。
系统中CA、CA2、六铝酸钙CA6和铝酸三 钙C3A均为不一致熔融化合物 ，它们各自 的分解温度［或称为转熔温度(peritectic temperatures)］
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