第六章答案 武漢理工大學(xué) 陸佩文 課后答案

《第六章答案 武漢理工大學(xué) 陸佩文 課后答案》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《第六章答案 武漢理工大學(xué) 陸佩文 課后答案（4頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第六章答案 6-1 略。 6-2 什么是吉布斯相律？它有什么實(shí)際意義？ 解：相律是吉布斯根據(jù)熱力學(xué)原理得出的相平衡基本定律，又稱吉布斯相律，用于描述達(dá)到相平衡時(shí)系統(tǒng)中自由度數(shù)與組分?jǐn)?shù)和相數(shù)之間的關(guān)系。一般形式的數(shù)學(xué)表達(dá)式為F＝C－P＋2。其中F為自由度數(shù)，C為組分?jǐn)?shù)，P為相數(shù)，2代表溫度和壓力兩個(gè)變量。應(yīng)用相率可以很方便地確定平衡體系的自由度數(shù)。 6-3 固體硫有兩種晶型，即單斜硫、斜方硫，因此，硫系統(tǒng)可能有四個(gè)相，如果某人實(shí)驗(yàn)得到這四個(gè)相平衡共存，試判斷這個(gè)實(shí)驗(yàn)有無(wú)問(wèn)題？ 解：有問(wèn)題，根據(jù)相律，F(xiàn)=C-P+2=1-P+2=3-P，系統(tǒng)平衡時(shí)，F(xiàn)=0 ，則P=3 ，硫系統(tǒng)只能是三相平

2、衡系統(tǒng)。 6-6 在SiO2系統(tǒng)相圖中，找出兩個(gè)可逆多晶轉(zhuǎn)變和兩個(gè)不可逆多晶轉(zhuǎn)變的例子。 解： 可逆多晶轉(zhuǎn)變： β-石英←→α-石英 α-石英←→α-鱗石英 不可逆多晶轉(zhuǎn)變： β-方石英←→β-石英 γ-鱗石英←→β-石英 6-7 C2S有哪幾種晶型？在加熱和冷卻過(guò)程中它們?nèi)绾无D(zhuǎn)變？β-C2S為什么能自發(fā)地轉(zhuǎn)變成γ-C2S？在生產(chǎn)中如何防止β-C2S 轉(zhuǎn)變?yōu)棣?C2S？ 解：C2S有α、α′、β、γ四種晶型，它們之間的轉(zhuǎn)變?nèi)鐖D6-19所示。由于β-C2S是一種熱力學(xué)非平衡態(tài)，沒有能穩(wěn)定存在的溫度區(qū)間，因而在相圖上沒有出現(xiàn)β-C2S的相區(qū)。C3S和β-C2S是硅酸鹽水泥

3、中含量最高的兩種水硬性礦物，但當(dāng)水泥熟料緩慢冷卻時(shí)，C3S將會(huì)分解，β-C2S將轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)水硬活性的γ-C2S。為了避免這種情況的發(fā)生，生產(chǎn)上采取急冷措施，將C3S和β-C2S迅速越過(guò)分解溫度或晶型轉(zhuǎn)變溫度，在低溫下以介穩(wěn)態(tài)保存下來(lái)。 6-8 今通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得如圖6-62所示的各相圖，試判斷這些相圖的正確性。如果有錯(cuò)，請(qǐng)指出錯(cuò)在何處？并說(shuō)明理由。 解：第一圖錯(cuò)，B組元有一個(gè)固定的熔點(diǎn)，因此液相線和固相線在B側(cè)應(yīng)交于一點(diǎn)。 第二圖錯(cuò)，A、B組元具有一個(gè)低共熔點(diǎn)，因此A、B的兩條液相線應(yīng)交于一點(diǎn)。 第三圖錯(cuò)，析晶過(guò)程中，達(dá)到共熔點(diǎn)后，系統(tǒng)進(jìn)入低共熔過(guò)程，從液相中析出固溶體α、β

4、，系統(tǒng)進(jìn)入三相平衡狀態(tài)，系統(tǒng)的溫度不能變，因此中間的那條線應(yīng)與AB平行。 第四圖錯(cuò)，具有低共熔點(diǎn)的有限固溶體二元系統(tǒng)相圖中γ固溶體不可能存在。 第五圖錯(cuò)，具有轉(zhuǎn)熔點(diǎn)的有限固溶體二元系統(tǒng)相圖中γ固溶體不可能存在。 6-10 圖6-10為具有一個(gè)不一致熔融化合物的二元系統(tǒng)，在低共熔點(diǎn)E發(fā)生如下析晶的過(guò)程：LA＋AmBn。E點(diǎn)B含量為20％，化合物AmBn 含B量為64％，今有C1和C2兩種配料，其配料點(diǎn)分置于E點(diǎn)兩側(cè)。已知C1中B含量是C2中B含量的1.5倍，且在達(dá)低共熔點(diǎn)溫度前的冷卻析晶過(guò)程中，從該二配料中析出的初晶相含量相等。試計(jì)算C1和C2的組成。 解：設(shè)A－B二元

5、相圖中組成以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示。C1和C2兩種配料量均為G（kg）。據(jù)題意，初相在低共溶點(diǎn)前析出，則C1和C2二配料組成必在AP之間（若在PB之間，初相比在轉(zhuǎn)熔點(diǎn)P前析出）。又該二配料組成不同，而析出的初相含量相等，可知二配料點(diǎn)一定分置于低共溶點(diǎn)E兩側(cè)，析出初相分別為AmBn和A。 設(shè)C1含B的量為x%, C2含B量為y%, 則根據(jù)桿杠規(guī)則可以建立下面方程： X=1.5y (X-20)/(64-20)=(20-y)/20 解聯(lián)

6、立方程，得x=26%,y=17.3%。 所以，C1組成為含B的量26%，C2組成為含B17.3% 6-11 圖6-63是一個(gè)未完成的具有一個(gè)不一致熔化合物并形成固溶體的二元系統(tǒng)相圖。請(qǐng)根據(jù)已給出的諸點(diǎn)完成此相圖的草圖。 解：草圖如下： 6-12 已知A和B兩組成構(gòu)成具有低共熔點(diǎn)的有限固溶體的二元系統(tǒng)。試根據(jù)下列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制粗略相圖。已知A的熔點(diǎn)為1000℃，B熔點(diǎn)為700℃。含B為25mol％的試樣在500℃完全凝固，其中含73.3mol％初晶相SA（B）和 26.7mol％（SA（B）＋SB（A））共生體。含B為50mol％的試樣在同一溫度下凝固完

7、畢，其中含40mol％初晶相SA（B）和60mol％（SA（B）＋SB（A））共生體，而SA（B）相總量占晶相總量的50％。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均在達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)測(cè)定。 解：因a、b點(diǎn)溫度及低共熔溫度已知，欲繪此相圖之草圖，關(guān)鍵是求出C、E、D三點(diǎn)之組成。由于二個(gè)試樣析出初晶相均為，且在同一溫度下凝固完畢（此溫度顯然即低共熔溫度，可知該二試樣的組成必都落在CE間。 設(shè)C點(diǎn)含B量為x, E點(diǎn)含B量為z。根據(jù)題意借助杠桿規(guī)則可以獲得下面關(guān)系式。 解上述聯(lián)立方程，得x=0.051,y=0.799,z=0.949, 據(jù)此，可確定C點(diǎn)含B量0.05mol, E點(diǎn)含B量為0.80mol, D

8、點(diǎn)含B量為0.95mol。這樣相圖中C、E、D位置可以找到，從而繪出相圖的草圖如下： 6-13 根據(jù)Al2O3－SiO2系統(tǒng)相圖說(shuō)明：（1）鋁硅質(zhì)耐火材料：硅磚（含SiO2＞98％）、粘土磚（含Al2O335％～50％）、高鋁磚（含Al2O360％～90％）、剛玉磚（含Al2O3＞90％）內(nèi)，各有哪些主要的晶相？（2）為了保持較高的耐火度，在生產(chǎn)硅磚時(shí)應(yīng)注意什么？（3）若耐火材料出現(xiàn)40％的液相便軟化不能使用，試計(jì)算含40mol％Al2O3的粘土磚的最高使用溫度。 解：（1） 硅磚（含 SiO2 >98%）主要晶相： SiO2 、 2Al203 2SiO2 固溶體（莫來(lái)石）， 粘土

9、磚（含 Al203 35 ～ 50%）主要晶相： SiO2 、A3S2 ，高鋁磚（含 Al203 60 ～ 90%） 主要晶相： 60 ～ 72%A3S2 72 ～ 90% Al203 、A3S2 。 （2） 為了保持硅磚的耐火度，要嚴(yán)格防止原料中混如 Al203。 SiO2 熔點(diǎn)為 1723 ℃ ，SiO2 液相很陡，加入少量的 Al203 后，硅磚中會(huì)產(chǎn)生大量的液相， SiO2 的熔點(diǎn)劇烈下降。如加入 1wt% Al203 ，在低共熔點(diǎn)（1595 ℃）時(shí)產(chǎn)生的液相量為 1/5.5=18.2% ，會(huì)使硅磚的耐火度大大下降； （3） 根據(jù)相圖，當(dāng)出現(xiàn)40%液相時(shí)，由桿杠規(guī)則可知，

10、，得x=0.1, 在相圖中作出析晶路線，可以估計(jì)出粘土磚的最高溫度約為1670 ℃。 Al2O3－SiO2系統(tǒng)相圖 6-14根據(jù)CaO－SiO2系統(tǒng)相圖回答下列問(wèn)題：（1）若以含CaO80％的熔體1000g冷卻到2150℃以后（溫度即將離開2150℃時(shí)），會(huì)獲得何種產(chǎn)物？這些產(chǎn)物的量各為多少？（2）若以 CaO、SiO2二組元配料，加熱至熔融后再冷卻，要求產(chǎn)物中只有C2S和C3S，則配料范圍應(yīng)選在哪里？若平衡冷卻能達(dá)到目的嗎？為什么？應(yīng)采取什么措施？ 解：CaO－SiO2系統(tǒng)如下：

11、 CaO－SiO2系統(tǒng)相圖 （1）根據(jù)上圖，可知，含CaO80％的熔體1000g冷卻到即將離開轉(zhuǎn)熔點(diǎn)M時(shí)（2150℃），產(chǎn)物為C3S和CaO，根據(jù)桿杠規(guī)則可知：C3S為，CaO為。 （2）若要求產(chǎn)物中只有C2S和C3S，據(jù)相圖可知，配料范圍應(yīng)選在含CaO65%～74%之間。平衡冷卻不能達(dá)到目的，因?yàn)槠胶饫鋮s得到的是C2S和CaO，為使產(chǎn)物只有C2S和C3S，應(yīng)在溫度降至1250℃急冷。 6-15 在CaO－SiO2和Al2O3－SiO2系統(tǒng)中，SiO2的液相線都很陡，解釋為什么在硅磚生產(chǎn)中可摻入少量CaO做礦化劑不會(huì)降低硅磚的耐火度，而在硅磚中卻要嚴(yán)格防止混入Al2O3，否則便會(huì)使硅磚耐火度大大下降。 解：SiO2 中加入少量的 CaO ，在低共熔點(diǎn) 1436 ℃ 時(shí)，液相量為 2/37=5.4% ，液相量增加不多，不會(huì)降低硅磚的耐火度，故可加少量 CaO 作礦化劑。