无机材料科学基础标准化作用本_无机材料科学基础答案
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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?
图6-1
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AxBy和形成固溶体SB（A）的二元系统，请完成此相图的草图。
图6-2
图6-3
图6-3 1
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731%初相SA（B）和262% SA（B）＋SB（A）共生体。含B 50％的试样在同一温度33下凝固完毕，其中含 40％ 初相SA（B）和 60％ SA（B）＋SB（A）共生体，而SA（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：LAAmBn E点B含量为20％。化合物AmBn含B量为64％。今有C1和C2两种配料，已知C1 B含量是C2 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C1和C2的组成。
十一、根据A12O3-SiO2系统相图（教材P244）说明：
(a)铝硅质耐火材料，硅砖（含SiO2>98％）、粘土砖（含Al2O335～50％）、高铝砖（含Al2O360～90％）、刚玉砖（含Al2O3>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）A12O3的粘土砖的最高使用温度。
十二、加热粘土矿物高岭石（Al2O3·2SiO2·2H2O）至600℃时，高岭石分解为水蒸气和A12O3·2SiO2，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-SiO2系统（教材P247）与Al2O3—SiO2系统（教材P244）中SiO2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A12O3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-SiO2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t6>t5>t4>t3>t2>t1 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。
图6-5
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）。
图6-7
图6-6
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? 3
二十一、图6-9为CaO-A12O3-SiO2系统的富钙部分相图，对于硅酸盐水泥的生产有一定的参考价值。试：
（a）画出有意义的副三角形；
（b）用单、双箭头表示界线的性质及温降方向；
（c）说明F、H、K三个无变点的性质，并写出各点的相平衡式；
（d）熔体M平衡冷却结晶时，结晶产物有哪些？实际生产时，结晶产物有哪些；（e）说明硅酸盐水泥熟料落在小圆圈内的理由；（f）在水泥实际生产中，为何在缓慢冷却到无变量点K（1455℃）时再要急剧冷却到室温？
图6-9 二
十二、图6-10为K2O－Al2O3－SiO2系统中富硅部分相图，本系统与日用陶瓷和普通电瓷的生产密切相关。试：
（a）画出相图中b、c点相对应的副三角形；
（b）用单、双箭头表示出交于b、c点的界线的性质及温降方向；（c）说明b、c两个无变点的性质和写出各点的相平衡式；
（d）P点的最先析出晶相是什么？最后析晶产物是什么？
（e）在实际生产中，以配料P进行烧结的陶瓷制品中，主要的显微结构如何；（f）如要最终烧成制品的显微结构为莫来石晶体和玻璃相，应如何进行配料？ 二
十三、根据Na2O-CaO-SiO2系统相图（教材P212）回答：
（a）组成为13％Na2O、13％CaO、74％SiO2玻璃配合料将于什么温度熔化？在什么温度完全熔融？
（b）上面组成的玻璃，当加热到1050℃、1000℃、900℃、800℃时，可能会析出什么晶体？（c）NC3S6晶体加热时是否会不一致熔化？分解出什么晶体？熔化温度如何？
