第六章相平衡

第六章相平衡

一、名词解释

1．相律；2．凝聚系统；3．共熔界线与转熔界线；

4．一致熔融化合物与不一致熔融化合物；5．连线规则与切线规则；

6．介稳平衡；7．低共熔点、单转熔点（双升点）与双转熔点（双降点）；

二、填空

1．常用的相平衡研究方法有和。

2．凝聚系统的相律为：。

3．在三元系统中，无变量点有三种，分别是：、和。

三、固体硫有两种晶型(单斜硫、斜方硫)，因此硫系统可能有四个相，如果某人实验得到这四个相平衡共存，试判断这个实验有无问题。

四、图6-1是具有多晶转变的某物质的相图，其中DEF线是熔体的蒸发曲线。KE是晶型I的升华曲线；GF是晶型II的升华曲线；JG是晶型Ⅲ的升华曲线，回答下列问题：

(a) 在图中标明各相的相区，并把图中各无变点的平

衡特征用式子表示出来；

(b) 系统中哪种晶型为稳定相?那种晶型为介稳相?

(c) 各晶型之间的转变是单向转变还是双向转变?

五、简述SiO2的多晶转变现象，说明为什么在硅酸盐产品中SiO2经常以介稳态存在。

六、C2S有哪几种晶型？在加热和冷却过程中它们如何转变？β-C2S为什么能自发地转变成γ- C2S？在生产中如何防止β- C2S转变为γ- C2S？

七、图6-2示意地表示出生成一个不一致熔融化合物A x B y和形成固溶体S B（A）的二元系统，请完成此相图的草图。

图6-1

图6-3 图6-3

图6-2

八、参阅图6-3，请用蓝线标出熔体2冷却结晶过程中液相状态点的变化途径，用红线标出固相状态点的变化途径。说明结晶过程各阶段系统所发生的相变化。

九、 已知A 和B 两组分构成具有低共熔点的有限固溶体二元系统。试根据下列实验数据绘制概略相图：A 的熔点为1000℃，B 的熔点为700℃。含B 25％的试样在500℃完全凝固，其中含%3173初相S A （B ）和%3

226 S A （B ）＋S B （A ）共生体。含B 50％的试样在同一温度下凝固完毕，其中含 40％ 初相S A （B ）和 60％ S A （B ）＋S B （A ）共生体，而S A （B ）相总量占晶相总量的50％。实验数据均在达到平衡状态时测定

十、具有不一致熔融化合物的二元系统，在低共熔点E 发生如下析晶过程：

n m B A A L +⇔ E 点B 含量为20％。化合物A m B n 含B 量为64％。今有C 1和C 2两种配料，已知C 1 B 含量是C 2 B 含量的1.5倍，且高温熔融冷却析晶时，从该配料中析出的初相（即达低共熔温度前析出的第一种晶体）含量相等。试计算C 1和C 2的组成。

十一、根据A12O 3-SiO 2系统相图（教材P244）说明：

(a) 铝硅质耐火材料，硅砖（含SiO 2>98％）、粘土砖（含Al 2O 335～50％）、高铝砖（含Al 2O 360～90％）、刚玉砖（含Al 2O 3>90％）内，各有哪些主要的晶相；

(b) 为了保持较高的耐火度，在生产硅砖时应注意什么?

(c) 若耐火材料出现40％液相便软化不能使用，试计算含40（摩尔分数）A12O 3的粘土砖的最高使用温度。

十二、加热粘土矿物高岭石（Al 2O 3·2SiO 2·2H 2O ）至600℃时，高岭石分解为水蒸气和A12O 3·2SiO 2，继续加热到1595℃时会发生什么变化？在这温度下长时间保温达到平衡，系统相组成如何？当系统生成40％液相时，应达到什么温度？在什么温度下该粘土完全熔融?

十三、在CaO-SiO 2系统（教材P247）与Al 2O 3—SiO 2系统（教材P244）中SiO 2的液相线都很陡，为什么在硅砖中可掺人约2％的CaO 作矿化剂而不会降低硅砖的耐火度，但在硅砖中却要严格防止原料中混入A12O 3否则会使硅砖耐火度大大下降。

十四、在硅质耐火材料的生产和使用过程中应注意哪些问题？为什么在炼钢等工业窑炉上要禁止镁砖与硅砖砌在一起？（参考教材P250 MgO-SiO 2系统相图）

十五、图6-4是最简单的三元系投影图，图中等温线从高温到低温的次序是t 6>t 5>t 4>t 3>t 2>t 1 根据此投影图回答：

(a) 三个组分A 、B 、C 熔点的高低次序是怎样排列的；

(b) 各液相面下降的陡势如何?那一个最陡?那一个最平

坦?

(c) 指出组成为65％A ，15％B ，20％C 的系统的相组成

点，此系统在什么温度下开始结晶? 最先析出哪种晶相？

十六、（a ）在三元系统浓度三角形上画出下列配料的组成点，a 点：A ＝10％，B ＝60％，C ＝30％；b 点：A ＝10％，B ＝30％，C ＝60％；c 点：A ＝60％，B ＝30％，C ＝10％。 （b ）今有配料a3kg ，配料b2kg ，配料c5kg ，若将此三配料混合加热至完全熔融，试依据杠杆规则用作图方法求熔体的组成点。

十七、写出下列三元无变量点的平衡过程，指出无变点的性质。

十八、写出图6-6中配料点1、2、3的结晶路程（表明液、固相组成点的变化及结晶过程各阶段系统中发生的相变化）。

十九、图6-7为生成一个三元化合物的三元系统相图：

（a ）判断三元化合物N 的性质；

（b ）标出边界曲线的温降方向（转熔线用双箭头）；

（c ）指出无变点K 、L 、M 的性质；

（d ）分析点1、2的结晶路程（表明液固相组成点的变化及各阶段的相变化）。

二十、如图6-8所示：

（a ）判断生产化合物的性质；

（b ）画出此相图的副三角形？并说明依据；

（c ）标出各个界线的温降方向（转熔界线用双箭头），并说明依据；

（d ）判断最低共熔点，双升点（单转熔点），双降点（双转熔点）？并说明依据； （e ）P 点的最后析晶产物是什么？根据什么判断?

图

6-5 图6-6 图6-7