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1、1,4、杠杆规则的应用（某状态下的各相量计算）,f=0,b,e,d,a,g,f,M,当液相刚到R点时，固相在b点，系统三相共存，L+A+B；,当液相要离开R点时，固相在f点，系统三相共存，L+A+S；,小结：1、判断体系中化合物的性质；2、做连线、划出分三元系统（副三角形）；3、分析界线的性质；4、分析无变量点的性质；5、冷却析晶过程；6、特殊点上的各相量计算（杠杆规则的应用）。,相图中多晶转变等温线与界线的交点也是三元无变量点（三元多晶转变点），三元多晶转变点一定不是析晶的终点，它在相图中也没有对应的副三角形。,（七）具有多晶转变的三元系统相图,1Tpe1，Tpe3晶型转变等温线p1p2将组
2、分A的初晶区分为二个相区：A和A。等温线p1p2上任一点都代表晶体A的和型之间的转变。即：,最简单的三元系统中只有A发生多晶转变，且晶型转变温度高于三元低共熔点温度TpTE。有三种情况：,5,2Tpe3等温线pp与e1E界线相交于点P，在P点：,（P=4,F=0）,P点是一个三元晶型转变点，也是一个三元无变量点，但晶体C、A和A三相没有相应的副三角形。所以，在P点进行的晶型转变过程中，液相量没有变化，只起介质作用。表明P点不是结晶结束点。,3Tpe1，Tpe3等温线pp与e1E和e3E二条界线相交于p1、p2点，即相图中有二个三元晶型转变点。（图c）在p1点：在P2点：,图中A、B系统形成连续
3、固溶体SAB，固溶体的组成表示在AB边上。而A-C,B-C则为二个简单二元系统。相图上有一个C的初晶区，一个固溶体SAB的初晶区，界线上的各点表示与SAB及C二相平衡的液体组成；结线l1S1、l2S2、lnSn表示与界线上各点液相平衡的固溶体SAB的组成；相图上只有二个初晶区和一条界线，不可能出现四相平衡，也没有三元无变点。,（八）形成一个二元连续固溶体的三元系统相图,8,熔体M1的冷却析晶过程：,M2的液相点轨迹需由实验确定。,固相在M1点时，CM1Sn在同一直线上。延长CM1与AB边相交，得到Sn点。,N点是l2M1延长线与CS2连线的交点。,结线l1S1，l2S2上的点S1、S2需由实验
4、确定。,图中A-C、B-C均为简单二元系统，而A-B二元系统中有液相分层现象。从二元发展为三元时，由于C组分的加入，使分层区范围缩小，最后在K点消失。K点临界点（曲线GKF上的温度最低点）。在分层区内，平衡的二液相组成由一系列结线表示。如图中L1L2，表示二个平衡的液相组成。,（九）具有液相分层的三元系统相图,如熔体M冷却析晶，在结线L1L2段有L1L2+A。液相L1在析出组分A的同时分解出另一液相L2()。L1沿GK移动，L2沿FK移动（降温），至L2到达 点。说明L1已消耗尽，系统 由三相平衡（L1+L2+A）变为二相平衡(+A)。继续降温，液相到达界线 上a点。,三元无变量点类型及判别方
5、法,三元无变量点类型及判别方法,A B,R,切线规则：,判断单、双箭头判断瞬时析晶成分共熔线：A、B转折点：B，背向规则转熔线：B，背向规则,1,2,1,2,A,B,系统组成点位于界线上时如何判断初晶相？,L+AB,2,2,2,B,2,L A+B,E1：低共熔点 P：单转熔点不发生转熔，液相点沿界线变化,系统组成点位于无变量点上时如何判断初晶相？,N,R:双转熔点不发生转熔，液相点不沿界线变化，析出单一固相，背向规则,LR,要求：相图特点相图分析结晶路程杠杆计算,1、首先看该系统中是否有化合物生成（一致熔化合物、不一致熔化合物、固相中生成或分解？），是否存在晶型转变、液相分层或形成固溶体等现象
6、。2、划分副三角形；3、判断各条界线上温度下降方向；4、判断界线的性质；5、确定三元无变量点的性质；6、分析熔体的冷却析晶过程 确定析晶结束点和析晶产物；确定液相组成点和固相组成点的变化路线；在析晶各阶段，应用杠杆规则计算各相的相对含量,四、复杂三元相图的分析步骤,相图分析,结晶路程,相图特点,杠杆计算,CaOAl2O3SiO2系统K2OAl2O3SiO2系统MgOAl2O3SiO2系统Na2OCaOSiO2系统,五、三元系统专业相图,CaO-Al2O3-SiO2系统中硅酸盐工业常用配料区域,CaO,Al2O3,SiO2,刚玉,电熔莫来石,高铝砖,粘土砖,高铝水泥,硅酸盐水泥,碱性矿渣,酸性矿
7、渣,硅砖,玻璃,1、CaOAl2O3SiO2系统相图介绍,20,专业相图（一）CaO-Al2O3-SiO2系统1基本问题（1）化合物的种类和数量10个二元化合物：C3S、C2S、C3S2、CS；C3A、C12A7、CA、CA2、CA6；A3S2；一致熔化合物四个：C2S、CS、C12A7、A3S2；2个三元一致熔化合物：CAS2（钙长石），C2AS（铝方柱石）；,21,（2）初晶区与无变量点 共有15种化合物：相对有15个初晶区。还有一个SiO2多晶转变区，富SiO2相的二液区；共有16个无变量点（其中有一个多晶转变点16#点）；,22,（2）副三角形 共有15个副三角形（多晶转变点无对应副三
8、角形）,23,（4）分析相图上界线的 温降方向和性质（用连线规则）（用切线规则）。,例：由CAS2出发共作了6条连线，因为它的初晶区由6条界线围成。,注意：C3S初晶区的2条界线性质的变化。,（3）用重心规则判断各无变点的性质（表6-4）。由各界线相应的连线，可划出相应的副三角形，从而确定无变点并判断其性质；,25,注意：在二个组成点之间作连线，则这二个组成点化合物的初晶区必须有共同界线；,在三个组成点连副三角形，则这三个化合物的初晶区必定相交于一点三元无变量点。,分析相图上是否存在晶型转变、液相分层或形成固溶体等。,四个二元化合物两个一致熔二元化合物 C2S、C12A7两个不一致熔二元化合物
9、 C3S、C3A,2相图分析举例(1)相图分析,28,2相图分析举例（选相图的高钙区：CaO-C2S-C12A7(1)相图分析 初晶区：CaO、C3S、C2S、C3A、C12A7的初晶区共5个；无变量点3个：h点(单转熔点)，副三角形CaO-C3S-C3A，,L+CaO C3S+C3A；k点（单转熔点），副三角形C3S-C3A-C2S，L+C3S C2S+C3A；F点（低共熔点），副三角形 C2S-C3A-C12A7，L C12A7+C2S+C3A,界线：CaO与C3S初晶区的界线在Z点从转熔线变为共熔界线；C3S与C2S初晶区的界线在Y点从共熔线变为转熔界线。,两个转折点Z:(BZ界线)Y:
10、(YK界线),(2)冷却析晶过程及平衡二相计算液相点：,固相点：,F=2 F=1 F=1,b,f,a,31,平衡二相计算：液相刚到a点时：液相刚到k点时：,b,a,f,P点熔体平衡结晶,F=2,F=1,F=2,F=1,k:BZ界线,B,P点熔体非平衡结晶：,一到K点马上急冷：L(玻璃体)、C3S、C3A,34,例如：图中配料1，析晶产物 中将有f-CaO形成；配料2，析晶产物中将有 C12A7形成，而无C3S。,2、相图的实际应用,a)硅酸盐水泥熟料配料范围的选择 熟料矿物组成：C3S60%、C2S12%、C3A（及C4AF）15%、液相23%；配料组成应选在三角形C3S-C3A-C2S内，且
11、靠近C3S一端。一般在图中小圆圈范围内。,35,b)烧成 一般的熟料组成，需在2000左右才能完全熔融，这在实际生产上是不可能的。实际上是采用部分熔融的烧结法生产熟料。熟料矿物的形成不完全是由液相析晶而得到，有很大部分是由固相反应得到。,如：配料3，平衡加热到1455（k点）开始出现与C3S、C3A、C2S平衡的液相；实际上C3S很难通过固相反应生成，在配料加热过程中，于1200时，组分间通过固相反应生成反应速度快的C12A7、C3A、C2S。,36,液相开始出现的温度是1335（F点）（实际还要低，约1250），在F点，进行低共熔过程，C12A7+C2S+C3AL；至C12A7消耗完，液相沿
12、界线Fk变化，升温过程中，液相不断增加，固相反应CaO+C2S C3S速度增加。,C12A7是非平衡加热过程中出现的一个相，它的出现，降低了液相的形成温度，促进了C3S形成。,c)冷却 高温煅烧的熟料，工艺上采取快冷措施，是一个不平衡过程。对于液相有二种模式：急冷，液相全部转变为玻璃体；液相独立析晶由于冷却时间不充分，液相来不及与系统中原先析出的晶体保持平衡关系的析晶过程，作为一原始配料的高温熔体而单独析晶。该现象易发生在转熔点上。,38,如：组成3，在k点，有转熔过程L+C3S C2S+C3A，实际上C3S易被C2S和C3A包裹，阻止了液相与C3S的接触，转熔过程无法进行，系统中仅剩L、C2
13、S、C3A三相，液相沿界线Fk由k点向F点移动，进行独立析晶。在F点：LC12A7+C2S+C3A，直至结晶结束。该过程由于阻止了在k点的转熔过程，避免 了C3S的消耗，增加了熟料中C3S的量。最终可能有四个晶相：C3S、C2S、C3A、C12A7。,39,（二）MgO-Al2O3-SiO2系统（图6-46）镁质陶瓷，镁质耐火材料属于该系统。相图上有4个二元化合物：MS（顽火辉石，不一致熔）、MA（镁铝尖晶石）、M2S（镁橄榄石）、A3S2（莫来石）；相图上有2个三元化合物：M2A2S5（堇青石，不一致熔）、M4A5S2（假蓝宝石，不一致熔）。,相图上有9个无变量点，可划分成9个副三角形。系统
14、中的纯组分和二元化合物熔点较高，而在三元系统内，熔点较低。所以，镁质耐火材料与铝硅质耐火材料不能混合使用。,滑石瓷（主要原料为滑石，以原料命名），主要矿物为顽火辉石和石英。堇青石瓷（产品的主要矿物为堇青石，以矿物命名）滑石瓷，烧成温度区域很窄，烧成出现30%液相，当液相为45%时为过烧。滑石：3MgO4SiO2H2O3MgO4SiO2（偏滑石）高岭石：Al2O32SiO22H2OAl2O32SiO2(偏高岭石),由相图计算表明：若滑石瓷在L、M点配料，偏高岭石分别为5%，10%，低共熔点出现液相量为3035%，烧成温度范围仅3040；若在N点配料则，偏高岭石为15%，低共熔点出现液相量为45%
15、。所以，滑石瓷中限制粘土用量小于10%。,MgO-Al2O3-SiO2相图的富硅部分,（三）Na2O-CaO-SiO2系统,该系统与钠钙硅酸盐玻璃的生产密切相关。具体分析内容：(1)判断有多少化合物及相应的性质；(2)由无变量点划分相应的副三角形；(3)用连线规则 判断界线的温度；(4)用切线规则判断界线的性质；(5)用重心规则判断无变量点的性质；(6)看是否存在晶型转化线和二液分相区；(7)用三角形规则判断析晶产物及其大致进行的方向，析晶路 程分析；(8)具体应用 分析析晶能力，解决实际玻璃的失透问题。,选择玻璃配料要考虑的因素：析晶性能、工艺性能、使用性能 熔制玻璃时，还应严格控制工艺条件。原因：因为高温熔体在析晶温度范围停留时间过长，或混料不均而使局部熔体组成偏离配料组成而易造成玻璃的析晶。,化学组成一般范围 1218 Na2O；616 CaO；68-82%SiO2 由相图可知，配料组成点在平行四边形虚线内。,Na2O-CaO-SiO2 系统富硅部分相图,具体应用：分析析晶能力，解决实际玻璃的失透问题。玻璃中析晶影响：玻璃的透光性 玻璃的机械强度 玻璃的热稳定性玻璃失透含义：玻璃是均质体，若出现析晶将破坏玻璃的均一性，是玻璃的一种严重缺陷。实验结果表明：熔体析晶能力由大到小排列，初晶区熔体 界线上熔体 共熔点处熔体 原因：不同晶体结构之间的相互干扰。,本章结束，谢谢！,
