Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений - Горшков В.С.
ISBN 5-06-001389-8
Скачать (прямая ссылка):
твердые растворы с диопсидом. Ограниченные твердые растворы существуют между окерманитом, с одной стороны, и мервинитом, ранкинитом ЗСаО-25Ю2, форстеритом и ортосиликатом кальция — с другой (в последнем случае растворимость, возможно, весьма незначительна). Диопсид образует твердые растворы с волластони-том СаО-БЮг. Не обнаружены твердые растворы между монтичел-литом и мервинитом, окерманитом и волластонитом, монтичеллитом и ортосиликатом кальция.
Система СаО—М§0—5Ю2 имеет существенное значение для многих технических силикатных продуктов: доломитовых огнеупоров, магнезиальных портландцементов, магнезиальных керамических масс, металлургических шлаков, стеклокристаллических материалов и т. д.
Характеристика основных кристаллических фаз трехкомпонент-ных силикатных систем приведена в табл. 18.
Контрольные вопросы
1. Из каких основных элементов строения состоит плоскостное изображение диаграммы состояния трехкомпонентной системы и что показывает геометрическое место точек, образующих эти элементы строения?
2. Как определить характер пограничных кривых на диаграммах состояния трехкомпонентных систем и чем отличаются конгруэнтные и инконгруэнтные пограничные кривые по характеру процесса, происходящего вдоль них при изменении температуры? Почему путь кристаллизации с инконгруэнтной кривой может сойти, а с конгруэнтных никогда не сходит?
3. Какие типы тройных точек существуют на диаграммах состояния трехкомпонентных систем и чем они отличаются по характеру происходящих в них процессов? В каких из этих точек и почему кристаллизация всегда заканчивается, а в каких может продолжаться дальше?
4. Определите вариантность системы в точках а\, с и б] на диаграмме состояния системы А—В—С (см. рис. 68) и объясните, что определяет это значение вариантности с точки зрения учения о фазовых равновесиях.
5. Опишите характер поведения при нагревании всех тройных соединений в системах Ыа20 —СаО—БЮг, СаО — А1203 — БЮг, MgO - А1203— БЮз и СаО — —MgO—БЮг (см. рис. 69, 70, 72 и 73). Составы каких технических продуктов попадают в указанные системы?
6. Определите последовательность фазовых изменений при охлаждении расплава в системе MgO— А1203— ЭЮ2 (см. рис. 72), точка состава которого находится в элементарном треугольнике Мй0-А120з — 4М§0-5А12Оз-25Ю2—2МйО-•2А1203-55Ю2 на изотерме 1800°С.
274
ГЛАВА 5
ПРАВИЛО РЫЧАГА И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ РАСЧЕТОВ В МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМАХ
5.1. ФОРМУЛИРОВКА ПРАВИЛА РЫЧАГА
Диаграммы состояния позволяют не только качественно определить последовательность фазовых превращений при изменении параметров системы, но и производить количественные расчеты содержания фаз в многокомпонентных системах. В основе этих расчетов лежит так называемое правило рычага, которое в общем виде формулируется следующим обра-к и п зом:
если одна фаза при изменении параметров системы разлагается на две другие фазы, Рнс. 74. Определение количест- то количественное соотношение образующихся венного соотношения фаз по Фаз будет обратно пропорциональным длинам правилу рычага отрезков от точки состава исходной фазы до
точек составов образующихся фаз.
При этом следует иметь в виду, что точки составов всех трех фаз на диаграмме состояния лежат на одной прямой линии, причем точки составов образующихся фаз всегда располагаются по обе (а не по одну) стороны от точки состава исходной фазы.
Предположим, что фаза, состав которой выражается точкой М (рис. 74), разлагается на две фазы, составы которых выражаются точками Ь/і (например, при охлаждении жидкой фазы состава М происходит ее частичная кристаллизация, в результате чего жидкость разлагается на кристаллическую фазу состава к и жидкую фазу состава п). Как уже указывалось, все три точки М, ^ и п лежат на одной прямой, причем точки кип располагаются по обе стороны от точки М. В соответствии с правилом рычага количественное соотношение фаз ? и п будет обратно пропорциональным длинам отрезков Мп и Мк от точки состава исходной фазы М до точек состава образующихся фаз кип, причем обратную пропорциональность следует понимать в том смысле, что длина отрезка Мк (прилегающего своим концом к точке к) будет характеризовать
276
содержание фазы состава п и, наоборот, длина отрезка Мп (прилегающего своим концом к точке п) будет определять содержание фазы состава к. Таким образом, можно написать следующее соотношение:
содержание фазы к длина отрезка Мп
содержание фазы п длина отрезка Мк
Поскольку Мк+Мп—Ы, количественное содержание фаз, выраженное в процентах, можно найти из следующих выражений:
Мп , МЬ ,ппяг
содержание ? =-100%: содержание л = —— 100%,
Ы кп
где Мп, Мк и кп — длины соответствующих отрезков, мм или см.
і
5.2. ПРИМЕНЕНИЕ ПРАВИЛА РЫЧАГА В ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМАХ !
Для двухкомпонентных систем применение правила рычага сводится к рассмотрению соответствующих коннод, концы которых показывают точки составов фаз, находящихся в равновесии, причем сама коннода вертикалью исходного состава делится на два отрезка, длины которых (в обратной пропорциональности) характеризуют количества равновесных фаз. Предположим, что исходный расплав состава М' (рис. 75) охлажден до температуры I. При этой температуре в равновесии находятся жидкая фаза, состав которой выражается точкой п, и твердая фаза (кристаллы соединения АВ), состав которой выражается точкой к, лежащей на вертикали состава соединения АВ. Исходный состав можно выразить
