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1、耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地1相图应用耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地2重点内容：一、相平衡理论基础1、 二元系统（固溶体、二液区）2、 三元系统（固面图、等温截面图、等组成截面图）二、相平衡应用技术1、 CaO-Al2O3-SiO2系统2、 MgO-Al2O3-SiO2系统3、CaO-MgO-SiO2系统4、非均一异相平衡体系5、多元体系转换三元系统耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地3教材：相图分析及应用陈树江，田凤仁，李国华等参考书：1 怎样看硅酸盐相图 ， 沈鹤年2 相图：原理、计算及在冶金中的应用，张圣弼3 相平衡和相图基础，顾菡珍，叶于浦编著4 高温相平衡与
2、相图，郭祝昆，林祖襄5 相图基础与耐火材料相平衡，李广平，张垂昌耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地41.1 目的和意义 设计耐火材料的组成 指导耐火材料的生产 分析耐火材料的应用第一节 绪 论耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地5AlN-Al2O3-MgO系相图耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地6Al2O3-SiO2-CaO系固面图 Solidus face diagram of Al2O3-MgO-SiO2 systemAl2O3-MgO-SiO2系1600等温截面图 Isotherm cross section of Al2O3-SiO2-CaO system （1600
3、）耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地71.2 相图的局限性 1 相图是在热力学基础上建立起来的，只能说明宏观系统 的状态，未牵涉到微观结构。2 相图是在平衡条件下建立的，对实际生产和科研中非平 衡状态应加以修正。3 相图只能说明系统处于平衡的条件以及系统趋于相平衡 的方向和限度，但不能回答系统趋于相平衡的速度。耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地82.1 多组分系统2.2 含固溶体系统2.3 含二液区系统第二节 二元相图耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地92.1 增加系统组分耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地102.2 形成有限固溶体耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基
4、地11形成无限固溶体耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地122.3 形成二液区含二液区的二元系统混 合物x从高温液态冷却至 t1，开始形成L1和L2两相 平衡共存但互不混溶的 液体。可能由于互不混溶的 液相粘度较高，或将该 液体理解为“假固体或假 固相”。形成二液区有利。耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地13 多组分对系统高温性能不利 同组分条件下形成固溶体对系统高温性能有利 同组分条件下形成二液区对系统高温性能有利认识：耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地14第三节 三元相图3.1 固面投影图 3.2 等温截面图3.3 等组成截面图耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地153
5、.1 固面投影图（固面图） 将三元系统立体图的固面（其上有 无变量点温度-组成点的平面三角形） 投影到该立体图的底面三角形上，把固化温度标记在上面而得到的图。3.1.1 定义耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地16耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地17耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地18耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地193.1.2 意义 该三元系统内任一混合物冷却时都在该温度下完全凝固，析出系统顶角三个化合物的晶体；加热时则在该温度开始出现液相。耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地203.1.3 系统中如有固溶体（用虚线标出）耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育
6、基地213.1.4 举例 画出CaO-Al2O3-SiO2固面图 耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地22耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地23高铝浇注料的组成和高温性能A4, A6, K9, K523Think alumina, think Almatis.Wt %红柱石浇注料 1 2刚玉浇注料 1 2SiO238363.6Al2O358619793TiO20.7CaO2.312.51.5Alkalies0.30.30.30.2理论共熔点C 1345134518751512 高温抗压 1500 C MPa111480硅微粉+基质氧化铝+理论 vs. 实践OK? OKOKOK耐火材料
7、与高温陶瓷国家重点实验室培育基地24红柱石浇注料 CaO Al2O3 SiO2 24Think alumina, think Almatis.浇注料基质组成不同于浇注料整体的化学组成结合剂 (水泥) 和细粉(-Al2O3粉, 硅灰) 只存在于基质当中红柱石浇注料基质 1: 1345红柱石浇注料 基质2: 1512耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地2525Think alumina, think Almatis.红柱石浇注料抗蠕变性能 (0.2 MPa, 1500 )红柱石浇注料 2红柱石浇注料 1耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地26问题：1、某温度下，耐火材料中有哪些相处于平衡，
8、各相相 对含量是多少？2、了解某温度下杂质加入量对物料相平衡关系的影响 。耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地273.2 等温截面（横截面） 在三元系统立体模型上横向地切一刀所得的截面。3.2.1 定义耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地283.2.2 意义（1）分析某温度下，物料有哪些相处于平衡，各相相对含量 是多少。（可用杠杆规则计算）（2）了解某温度下杂质加入量对物料相平衡关系的影响。（3）对比不同温度的等温截面图，了解不同温度下处于平衡的各相及其相区面积的变化。（4）从横的方面帮助理解相图内部全液相、单固相、双固相和全固相区的空间概念。耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地2
9、93.2.3 作图方法（1）以某温度的等温线（如在液面上）为界 将相图划分为全液相区和其他相区。耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地30液面上的等温线（虚线）耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地31(2) 如等温线与界线相交，则由交点与界线所划分的初晶区所对应晶相组成点作连线，进一步划分二相区和三相区。耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地32（3）如等温线与无变量点相交（或需作无变量点温度的等温截面时）则应区分开始与结束平衡晶相的不同，开始析晶：有液相，结束：无液相。全固相区按分三角形法连线划分三相区。耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地33（4）如等温线与无变量点相交（或需作
10、无变量点温度的等温截面时）则应区分开始与结束平衡晶相的不同，开始析晶：有液相，结束析晶：无液相。全固相区按分三角形法连线划分三相区。耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地343.2.4 等温截面的形式（1）被给定温度液化等温线包围起来的液相区（全液相区）。（2） 第一固相与给定温度液相平衡共存的固+液区（单固相区）。（3）二固相混合物与给定温度某一组成液相平衡共存的固+固+液区（双固相区）。（4）三固相混合物平衡共存的固+固+固区（全固相区） 。 耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地353.2.5 检验用相区邻接规则检查 耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地363.2.6 相量计算耐
11、火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地37点1：液相量=100%，固相量=0点2：固相量=(2-a/a-A)100%液相量=（2-A/a-A)100% 点3：固相量=(3-ab/ab-ab)100%液相量=(3-ab/ab-ab)100% 耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地383.2.7 举例右图为含分解熔融二元化合 物的三元系统。试画：800、700 、600 、500 混晶反应开始阶段、 500 混晶反应完成阶段、400 液相即将结束时、400 液相 结束后的七个等温截面。耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地39800等温截面图耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地40700等温截面图耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地41600等温截面图耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地42500混晶反应开始阶段等温截面图耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地43500混晶反应结束阶段等温截面图耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地44400液相即将结束等温截面图耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地45400液相结束等温截面图耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地463.2.8 请画出Al2O3-MgO-SiO2三元系 统固面图和1600等温截面图。耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地47耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地48
