三元相图等温截面图

对于白云石与添加物混合物的成型体，它在1600℃高温处理过程中，分布于 白云石颗粒间的添加物，它在CaO-SiO2系统内的CS-C2S分系统，1460℃就开 始出现液相，1600℃为全液相区，熔融的添加物，将向白云石颗粒间渗透与 白云石反应，其组成也将由Y向X变化。其变化过程的液相量变化和相变化， 它经历全液相区⑧，一固（C2S）一液二相区④二固（C2S、M）一液三相区③， 三固（C3S、C2S、M）相区②，直至最后平衡点X，落入三固相（C、M、C3S） 区①，开始出现液相温度为1850℃.这说明所选择的助烧结剂，可以在较低 温度下产生液相，有促进烧结作用。而经1600℃的高温作用，经过平衡反应， 最终液相又消失，组成点进入高熔融相区，可见所选择的白云石助烧结剂是 适宜的。
S CAS2
鳞石英(S) CAS2 f 100 19% S CAS2
③绘制1400℃等温截面图，并指出各相区的平衡相
A3S2
④A3S2与C2S7：3（重量）比例混合，绘制混合物熔体冷却析晶过程，并指出该混合物熔体冷却 至1400℃平衡状态下的平衡相及其比例，在上述温度下如有液相存在，指出液相组成，最后指
M4A5S2
划分分三角形
9个无变量点，9个分三角形
三角形 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨
平衡相
开始生成液相温度℃
S、MS、M2A2S5 MS、M2S、M2A2S5 M2S、M2A2S5、MA
M、MA、M2S A、MA、A3S2 MA、A3S2、M4A5S2 MA、M4A5S2、M2A2S5 A3S2、M4A5S2、M2A2S5 A3S2、M2A2S5、S
③三种白云石X(80%M,20%C),Y(40%M,60%C),Z(20%M,80%C)在 含SiO2条件下于1600 ℃下使用,试对它们的抗侵蚀性进行比较?
④对于组成为D的白云石，欲使其能在1600℃烧结，1700℃高温使 用性能稳定，引入CaO/SiO2=1（质量）的炉渣5wt%作为助烧结剂， 请分析 是否可行。
N
f
g
A3S2
d
e
⑤纯刚玉（α-Al2O3）和纯A3S2两种耐火制品，在1400℃,C/S=1的炉渣条件下 使用，请用相图推测哪种材料优越。
A3S2
2、MgO-Al2O3-SiO2系相图
2、MgO-Al2O3-SiO2系相图
化合物性质：
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、
CAS2 a
1200℃:由CAS2、SiO2(鳞石英)和液相b
CAS2
S
S e CAS2
100 50%
SiO2
(鳞石英)
CAS2 d S CAS2
100
5%
液相b d e 100 45%
S CAS2
1170℃：冷却平衡状态为CAS2、S和CS三相平衡
gS CAS2 S CAS2 100 68% CS f g 100 13%
出该混合物的组成。
1400℃:L+CA6+CAS2
其中L%
fg
100 % 27%
CAS2 CA6
CAS2 %
g CA6 CAS 2CA6
100
50%
CA6 f CAS2 100 23% CAS2 CA6
LM中
N
点：A
cd CA
100
40%
C e A 100 33% CA
S d e 100 27% CA
31% 25%
Z
Y
10% X
④对于组成为D的白云石，欲使其能在1600℃烧结，1700℃高温使用性能稳 定，引入CaO/SiO2=1（质量）的炉渣5wt%作为助烧结剂，请分析 是否可行。
这个混合物，如能在1600℃充分烧结，达到平衡时为C-M-C3S三相平衡共存， 共熔温度1850℃，在该温度以下无液相产生。因此，烧结后的混合物在 1700℃温度下使用自然是相当稳定的。
h
10 80 10 1578
MA+A3S2+A
MA+A3S2+A
i
20 70 10 1482
MA+A3S2+L
MA+A3S2+M4A5S2
j
20 40 40 1370
MA+L
MA+M2A2S5+M2S
②推断组成X（20%MgO,80%Al2O3），Y（28.3%MgO，71.7%Al2O3），Z （60%MgO，40%Al2O3）三种材料在SiO2存在条件下，1600℃温度条件使用， 仅从熔融点比较，哪种材料较优越。
③欲研制一种MgO材料能在1500℃低温烧结，1700℃高温使用，添 加5wt%蜡石（70wt%SiO2，30wt%Al2O3）为助烧结剂，是否可行?
④镁铝不烧砖为一级矾土骨料和Al2O3-MgO共磨粉，以6：4配制而 成，其中MgO在制品中的含量为8~12%，请借助于相图分析细粉组 成选在何处为佳（假设骨料中Al2O3含量为85%）。
c
40 10 50 1365
M2S+L
M2S+MS+M2A2S5
d
30 10 60 1355
L
Leabharlann Baidu
MS+M2A2S5+S
e
20 20 60 1355
L
MS+M2A2S5+S
f
10 30 60 1440
A3S2+L
A3S2+M2A2S5+S
g
10
60
30
1460 A3S2+M4A5S2+L A3S2+M4A5S2+M2A2S5
①把比例为MgO:CaO:C3S=40:40:20的混合物组成点标注在相图上,并指出该混合物的 组成,若将这个混合物加热,指出其开始与完全熔融的温度,将该熔体冷却至2000℃,其平
衡相及其比例如何?
M点中含MgO=40%,CaO=55%,SiO2=5% 开始出现液相温度T:1850 ℃ 完全熔融温度约2350℃
➢ ② 给出组成相X(25%Al2O3,20%CaO,55%SiO2） Y(30%Al2O3,30%CaO,40%SiO2）冷却析晶路线，并分别求组成X （1400℃，1200℃，1170℃）和Y（ 1400℃，1300℃，1100℃）各 温度下的平衡相及其比例。
➢ ③绘制1400℃等温截面图，并指出各相区的平衡相
② 给出组成相X(25%Al2O3,20%CaO,55%SiO2）Y(30%Al2O3,30%CaO,40%SiO2）冷却析晶路线，并分 别求组成X（1400℃，1200℃，1170℃）和Y（ 1400℃，1300℃，1100℃）各温度下的平衡相及 其比例。
1400℃:由CAS2和组成为a的液相
X a CAS2 CAS2 a 100 26% 液相a CAS2 X 100 74%
①把a-j各混合物组成点标注在图上,并指出各点的结晶终了温度和 1500℃和常温下的平衡相
组成点
组成，wt% MgO Al2O3 SiO2
结晶终了 温度，℃
1500℃
平衡相 常温
a
70 10 20 1710
M2S+MA+M
M2S+MA+M
b
50 10 40 1370
M2S+MA+L
M2S+MA+M2A2S5
从等温截面图上看，等温截面图有3种相区
1. 被给定温度包围的液相区 2. 单一固相与液相平衡共存区域 3. 二固相混合物与给定温度的某一组成的液相区域
三元实际相图
1、CaO-Al2O3-SiO2系相图
➢ ① 请指出图中不一致熔（分解熔融化合物），并写出它们分解熔 融反应式，标界线上的温度下降方向。
②将纯MgO和白云石（50wt%℃aO，50wt%MgO）于1600℃在 CaO/SiO2=1(质量)和1.5(摩尔)系炉渣条件下使用，比较它们的抗侵蚀能力。
对于MgO:吸收炉渣组成由M→Y的变化 过程为，一旦吸收炉渣即刻形成液相，进 入⑤MgO+L两相平衡相区，液相量随吸 收炉渣量增加，大约相当于吸收78wt% 的炉渣液相量达100%，进入单一液相区 ⑧。 对于白云石（D）:由D→Y约吸收53wt% 的炉渣方开始出现液相，大约吸收 82wt%的炉渣液相量达100wt%，进入单 一液相区。
1460 1440
1355 1365 1370 1710 1578 1482 1453
①把a-j各混合物组成点标注在图上,做出熔体冷却析晶过程,并指出各 点的结晶终了温度和1500℃和常温下的平衡相?
②推断组成X（20%MgO,80%Al2O3），Y（28.3%MgO， 71.7%Al2O3），Z（60%MgO，40%Al2O3）三种材料在SiO2存在条件 下，1600℃温度条件使用，仅从熔融点比较，哪种材料较优越?
100
液相生成量（wt%)
80 蜡石+MgO
60
1500℃
40
20
0
20
40
60
80
100
MgO（wt%）
5wt%蜡石时MgO产生液相量与MgO的数量关系
④镁铝不烧砖为一级矾土骨料和Al2O3-MgO共磨粉，以6：4配制而成，其中MgO 在制品中的含量为8~12%，请借助于相图分析细粉组成选在何处为佳（假设骨料 中Al2O3含量为85%）。
100
液相生成量（wt%)
80
1600℃
60
氧化镁
40
白云石
20
0
20
40
60
80
100
C/S=1（wt%）
1600℃氧化镁（M）和白云石（D）吸收不同数量炉渣（Y）的液相生成量
③三种白云石X(80%M,20%C),Y(40%M,60%C),Z(20%M,80%C)在含SiO2条件下于1600 ℃下使用,试对它们的抗侵蚀性进行比较?
① 请指出图中不一致熔（分解熔融化合物），并写 出它们分解熔融反应式，标界线上的温度下降方向。
CCCCCCCCCCCCCCCCAA333333A333SSAA333SSSS6AA66SS2A622211285011125374815012105 016125837504148055037506410505643744050LLL6L4LLLLLLLLCCACLLLaaCCA2LOCOCACSCaaaa2OO2OOSCCSACaa2OOS
液相生成量（wt%）
100
80
60
40
X
Z
20
20
40
60
SiO2混入量
Y
80
100
③欲研制一种MgO材料能在1500℃低温烧结，1700℃高温使用，添加5wt%蜡 石（70wt%SiO2，30wt%Al2O3）为助烧结剂，是否可行。
L
向MgO中添加5wt%蜡石，可在图中M、L（蜡石组成点）间连线，混合 物的平衡组成点为连线上的T点，在分系统M-M2S-MA内，于1710℃开 始形成液相，所以这个材料可以满足1700高温使用的条件。
3、CaO-MgO-SiO2系相图
①把比例为MgO:CaO:C3S=40:40:20的混合物组成点标注在相图上, 并指出该混合物的组成,若将这个混合物加热,指出其开始与完全熔 融的温度,将该熔体冷却至2000℃,其平衡相及其比例如何?
②将纯MgO和白云石（50wt%℃aO，50wt%MgO）于1600℃在 CaO/SiO2=1和1.5系炉渣条件下使用，比较它们的抗侵蚀能力。
➢ ④A3S2与C2S7：3（重量）比例混合，绘制混合物熔体冷却析晶过程， 并指出该混合物熔体冷却至1400℃平衡状态下的平衡相及其比例， 在上述温度下如有液相存在，指出液相组成，最后指出该混合物的 组成。
➢ ⑤纯刚玉（α-Al2O3）和纯A3S2两种耐火制品，在1400℃C/S=1的炉 渣条件下使用，请用相图推测哪种材料优越。
5、三元相图等温截面图
等温截面:用一定温度的平面，即平行于底平面的等温截面去截相图的 立体图，把所得交线画于平面上就是等温截面，等温截面又称横截面 或等温断面图。
这些截面的截痕就是液相等温线和固相等温线，通过在这些等温线上 的平衡相各点，在等温线的中间可以做出许多直线（结线），结线两 端为在此温度下相平衡的两相组成，而结线是由实验数据作出的。
4、FeO-Al2O3-SiO2系相平衡
1)1600℃等温截面下的平衡相及其平衡相
能否在1500℃温度下实现烧结，可以考查一下混有蜡石的MgO材料成型 体在1500℃热处理过程的状态。首先，混入MgO粉粒间的蜡石，二者在 高温作用下，必然相互扩散，发生平衡反应。对于蜡石而言，由于吸收 MgO，反应产物必然离开原始组成点沿N-M连线自N移向T，它将经历两 个一固一液相区，一个单一液相区，两个二固一液相区及一个三固相区 即达平衡点T。这其中当蜡石吸收大约11~31wt%MgO将完全熔融为单一 液相，液相的参与必有助于平衡反应的进行和烧结，而当MgO含 量达 52wt%以上液相又将消失而固化，又不影响1700℃的高温使用。