材料科学基础 习题

内容发布更新时间 : 2025/6/17 5:41:44星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

稳区;

(2)晶型Ⅰ为稳定相,晶型Ⅱ、Ⅲ为介稳相;因为晶型Ⅱ、Ⅲ的蒸汽压高于晶型Ⅰ的,即它们的自由能较高,有自发转变为自由能较低的晶型Ⅰ的趋势;

多晶转变点的温度高于两种晶型的熔点;

Ⅱ、Ⅲ转变可逆的,双向的,多晶转变点温度低于Ⅱ、Ⅲ的熔点。

26、在SiO2系统相图中,找出两个可逆多晶转变和两个不可逆多晶转变的例子。

解:可逆多晶转变: β-石英←→α-石英 α-石英←→α-鳞石英 不可逆多晶转变: β-方石英←→β-石英 γ-鳞石英←→β-石英 27、根据Al2O3—SiO2 系统相图说明:

(1) 铝硅质耐火材料,硅砖 ( 含 SiO2>98 % ) 、粘土砖 ( 含 Al2O3 35 ~50 %) 、高铝砖 ( 含 Al2O3 60 ~ 90 % ) 、刚玉砖 ( 含 Al2O3>90 % ) 内,各有哪些主要的晶相。 (2) 为了保持较高的耐火度,在生产硅砖时应注意什么 ?

(3) 若耐火材料出现 40 %液相便软化不能使用,试计算含 40(mol) Al2O3的粘土砖的最高使用温度。

解:(1) 硅砖(含 SiO2 >98%) 主要晶相: SiO2 、 2Al203 2 2SiO 3 固溶体(莫来石) 粘土砖(含 Al203 35 ~ 50%) 主要晶相: SiO2 、A3S2 高铝砖(含 Al203 60 ~ 90%) 主要晶相: 60 ~ 72£S2

72 ~ 90% Al203 、A3S2

(2)为了保持硅砖的耐火度,要严格防止原料中混如 Al203 。 SiO2 熔点为 1723 ℃ , SiO2 液相

很陡,加入少量的 Al203 后,硅砖中会产生大量的液相, SiO2 的熔点剧烈下降。如加入 1wt% Al203 ,在低共熔点(1595 ℃)时产生的液相量为 1/5.5=18.2% ,会使硅砖的耐火度大大下降;

(3)略。

28、在 CaO-SiO2系统与 Al2O3-SiO2系统中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 Al2O3 否则会使硅砖耐火度大大下降。

解: SiO2 中加入少量的 CaO ,在低共熔点 1436 ℃ 时,液相量为 2/37=5.4% ,液相量增加不多,不会降低硅砖的耐火度,故可加少量 CaO 作矿化剂。

29、加热粘土矿物高岭石 (Al2O32 2SiO22 2H2O) 至 600 ℃时,高岭石分解为水蒸气和Al2O322SiO2,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,系统的相组成如何?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 ?

解: Al203 2 2SiO2 2 H2O Al203 2 2SiO2 + H2O Al203 2 2SiO2 相图中 SiO2 %=33%mol (1)加热到 1595 ℃ 时,生成A3S2

(2) 1595 ℃ 长时间保温,系统中为液相和A3S2 , L%= =21.8% (3)略;

(4)完全熔融即固相完全消失,应为 33% 直线与液相线交点处温度。

30、图(2)是最简单的三元系统投影图,图中等温线从高温到低温的次序是 t 6 >t 5 >t 4 >t 3 >t 2 >t 1 根据此投影图

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