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1、二元相图热力学与相平衡第二部分1二元相图的基本类型二元系统：c=2相律不可能出现4相或更多相平衡温度、浓度2具有一个低共熔点的简单二元相图特特点点： 两个组分在液态时能以任何比例互溶，形成单相溶液；但在固态时则完全不互溶，二个组分各自从液相中分别结晶。组分间无化学作用，不生成新的化合物A的熔点B的熔点A和B的二元低共熔点液相线固相线4个相区：L、L+A、L+B、A+B3 以组成为M的配料加热到高温完全熔融，然后平衡冷却析晶。M的熔体MT=T，Lp=1, f = 2t=TC, C点液相开始对A饱和，L+Ap=2, f=1t=TE, E点从液相中不断析出A晶体液相同时对晶体A和B饱和p=3, f=
2、0当最后一滴低共熔组成的液相析出A晶体和B晶体后，液相消失FLASH43个概念：系统组成点、固相点、液相点简称：系统点取决于系统的总组成，由原始配料组成决定对于M配料，系统点在MM线上系统中的液相组成和固相组成随温度不断变化，液相点和固相点的位置也随温度不断变化5杠杆规则如果一个相分解为2个相，则生成的2个相的数量与原始相的组成点到2个新生相的组成点之间线段成反比。TD温度下的固相量和液相量6析晶路程表示法液相点固相点EMLf=2Cf=17生成一个一致熔化合物的二元相图相当于两个具有低共熔点的简单相图8一致熔化合物与不一致熔化合物一致熔化合物是一种稳定稳定的化合物；与正常的纯物质一样具有固定的
3、熔点固定的熔点；熔化时，产生的液相与化合物组成相同相同。不一致熔化合物是一种不稳定不稳定的化合物；加热到一定温度一定温度会发生分解分解；分解产物是一种液相和一种固相；液相和固相的组成与化合物组成都不相同不相同。9生成一个不一致熔化合物的二元相图Tp：化合物分解P点组成的液相B晶体C Lp+Bp=3, f=0平衡冷却过程转熔点转熔点/包晶点包晶点10FLASH熔体熔体2T，Lp=1, f=2TkLBp=2, f=1TPLP+ B Cp=3, f=0液相点在P点不变，液相量在减少，同时固相组成中B晶体在不断减少，C晶体在不断增加，至D点B晶体被回吸完毕p=2, f=1TE低共熔点析晶结束11析晶路
4、程表示法液相点固相点E2Lf=2Kf=1Pf=1FLASH12生成一个在固相分解的化合物的二元相图FLASHFLASH13具有多晶转变的二元相图FLASHFLASH14形成连续固溶体的二元相图液相线aL2b以上相区为高温熔体特特点点：没有无变量点，系统中只存在液态溶液和固态溶液。固相线aS2b以下相区为固溶体液态溶液与固溶体平衡的固液二相区M高温熔体平衡冷却FLASH15形成有限固溶体的二元相图特特点点：组分A、B间可以形成固溶体但溶解度有限，不能以任意比例互溶。2个固溶体7条线6个相区3个无变量点FLASH16析晶路程表示法液相点固相点EMLf=2L1f=1FLASH17具有液相分层的二元相
5、图特特点点：二个组分在液相不完全互溶，只能有限互溶。CKD：帽形区：帽形区液相分为二层： 组分B在组分A中的饱和溶液L1组分A在组分B中的饱和溶液L2临界点/临界温度FLASH18复杂相图分析线X、Y分成三个独立的相图。19The Cu-Zn system7个单相区：、和20CaO-SiO221应用实例CaO-SiO2系统二元相图判读依据：判读依据： 几个化合物 化合物性质 根据一致熔化合物划分成分系统3个个分二元系统：SiO2-CSCS-C2SC2S-CaO相区线无变量点22CaO-SiO2系统中无变量点的性质系统中无变量点的性质符号相 间 平 衡平衡性质赞成（%）温度(C)CaOSiO2P
6、CaO 液相熔 融10002570QSiO2 液相熔 融01001723A-方石英 + 液相B 液相A熔融分解0.699.41705B-方石英 + 液相B 液相A熔融分解28721705C-CS + -鳞石英 液相A低 共 熔37631436D-CS 液相熔 融48.251.81544E-CS + C3S2 液相低 共 熔54.545.51460FC3S2 -C2S +液相转 熔55.544.51464G-C2S 液相熔 融65352130H-C2S + C3S 液相低 共 熔67.532.52050MC3S CaO +液相转 熔73.626.42150N-C2S + CaO C3S固相反应7
7、3.626.41250O-CS -CS 多晶转变51.848.21125R-C2S -C2S 多晶转变65351450T-C2S -C2S 多晶转变653572523二液区硅砖中用CaO作矿化剂多晶转变从理论推算，当温度升高到某一温度时，两液相应合并成一个液相。 曾有资料表明：当温度达到2100C，CaO含量为10%左右时，两液相区消失，成为一液相区。SiO2中加入1%CaO，在低共熔温度1436 C下能产生2.7%的液相量（根据杠杆规则：1:37=2.7%）液相 线从C点往左上升得很陡，所以温度升高很多时，液相量增加并不多，因此不降低硅砖的耐火度。CaO37%24硅钙石：不一致熔各种高炉矿渣
8、中25水泥熟料生产重要C3S：不一致熔融化合物2150C 1250 CC2S：一致熔融化合物具有复杂的多晶转变9%体积效应26Al2O3-SiO2系统二元相图A3S2（莫来石）：一致熔化合物固溶少量Al2O3陶瓷、耐火材料分系统：分系统：A3S2-Al2O3优质耐火材料27分系统：分系统：SiO2-A3S2在在SiO2中加入中加入1%Al2O3 根据杠杆规则，1595C下产生1:5.5=18.2%的液相量，硅砖耐火度下降与SiO2平衡的液相线从SiO2熔 点 1723C向 E1点1595 C迅速下降，因此硅砖的熔化温度急剧下降。硅砖中严防混入硅砖中严防混入Al2O3液相线E1F：15951700 C陡，17001850 C平缓配料时的组成范围配料时的组成范围28
