第6章习题及答案无机材料科学基础

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1、第6章习题及答案无机材料科学基础 ; 第六章相平衡和相图6-1名词解释相组元数独立组元数自由度相图相平衡凝聚系统介稳平衡无变量点可逆多晶转变不可逆多晶转变一级变体间转变二级变体间转变一致熔融化合物不一致熔融化合物共熔界线转熔界线连线规那么切线规那么低共熔点 三升点单转熔点双升点双转熔点双降点液相独立析晶6-2什么是吉布斯相律？它有什么实际意义？6-3固体硫有两种晶型，即单斜硫、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？图6-1 图6-26-4如图6-1是钙长石CaAl2Si2O的单元系统相图，请根据相图答复：1六方、正交和三斜钙长石的熔点各是多

2、少？2三斜和六方晶型的转变是可逆的还是不可逆的？你是如何判断出来的？3正交晶型是热力学稳定态？还是介稳态？6-5图6-2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，回答问题：1在图中标明各相的相区，并写出图中各无变量点的相平衡关系；2系统中哪种晶型为稳定相？哪种晶型为介稳相？3各晶型之间的转变是可逆转变还是不可逆转变？6-6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。6 -7 C2S有哪几种晶型？在加热和冷却过程中它们如何转变？-C2S为什么能自发地转变成-C2S？在生产

3、中如何避免-C2S 转变为-C2S？6-8今通过实验测得如图6-3所示的各相图，试判断这些相图的正确性。如果有错，请指出错在何处？并表明理由。 图6-36-9根据图6-4所示的二元系统相图答复：1注明各相区；2写出无变量点的性质及其相平衡关系；3写出M1和M2熔体的平衡冷却析晶过程；4计算从熔体刚冷至 TP温度及离开TP温度时系统中存在各相的百分含量。6-10图6-5为具有一个不一致熔融化合物的二元系统，在低共熔点E发生如下析晶的过程：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，其配料点分置于E点两侧。已知C1中B含量是C2中B含量的1.5倍，且在达低

4、共熔点温度前的冷却析晶过程中，从该二配料中析出的初晶相含量相等。试计算C1和C2的组成。 图6-4图6-5 6-11图6-6是一个未完成的具有一个不一致熔化合物并形成固溶体的二元系统相图。请根据已给出的诸点完成此相图的草图。 图6-66-12已知A和B两组成构成具有低共熔点的有限固溶体的二元系统。试根据以下实验数据绘制粗略相图。已知A的熔点为 1000，B熔点为 700。含B为25mol的试样在 500完全凝固，其中含73.3mol初晶相SAB和 26.7molSABSBA共生体。含B为50mol的试样在同一温度下凝固完毕，其中含40mol初晶相SAB和60molSABSBA共生体，而SAB相

5、总量占晶相总量的50。实验数据均在到达平衡状态时测定。6-13根据Al2O3SiO2系统相图表明：1铝硅质耐火材料：硅砖含SiO298、粘土砖含Al2O33550、高铝砖含Al2O36090、刚玉砖含Al2O390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假设耐火材料出现40的液相便软化不能使用，试计算含40molAl2O3的粘土砖的最高使用温度。6-14 根据CaOSiO2系统相图回答问题：1假设以含CaO80的熔体 1000g冷却到 2150以后温度即将离开 2150时，会获得何种产物？这些产物的量各为多少？2假设以 CaO、SiO2二组元配料，加热至熔融后

6、再冷却，要求产物中只有C2S和C3S，那么配料范围故选在哪里？假设平衡冷却能到达目的吗？为什么？应采取什么措施？6-15在CaOSiO2和Al2O3SiO2系统中，SiO2的液相线都很陡，解释为什么在硅砖生产中可掺入少量CaO做矿化剂不会降低硅砖的耐火度，而在硅砖中却要严格避免混入Al2O3，否那么便会使硅砖耐火度大大下降。6-16加热粘土矿物高岭石Al2O32SiO22H2O至 600时，高岭石分解为水蒸气和Al2O32SiO2，继续加热到 1595时会发生什么变化？在该温度下长时间保温到达平衡，系统的相组成如何？当系统生成40液相时，应到达什么温度？在什么温度下该粘土完全熔融？6-17将含

7、有MgO和Al2O3的熔体冷却到一定温度，然后滤去析出的晶体并对剩下的液相进行分析，得知液相中含MgO为65，而且知道液相量是物系总量的70，求原始熔体的组成。6-18指出图6-7所示一些三元系统相图中的错误，并表明理由。 图6-76-19请划分图6-8所示四个相图中的副三角形。 图6-86-20 在浓度三角形中画出以下配料的组成点的位置。M：A10、B70、C20；N：A10、B20、C70；P：A70、B20、C10。假设将3kgM、2kgN和5kgP混合，试根据杠杆规那么用作图法找出新配料Q的组成点位置。6-21 如图6-9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：t5t

8、4t3t2t1，根据此投影图答复：1三个组元A、B、C熔点的上下次序是怎样排列的？2各液相面的陡势排列如何？哪个最陡？哪个最平坦？3指出组成为65A、15B、20C的熔体在什么温度下开始析晶？析晶过程怎样？说明液、固相组成点的变化及结晶过程各阶段中发生的变化过程 图6-9 图6-106-22 图6-10为ABC三元系统相图，根据此相图：l判断化合物K和D的性质；2标出各条界线上的温度下降方向；3划分副三角形；4判断各无变量点的性质，并写出相平衡关系式。6-23 试分析图6-11上配料点1、2、3的结晶过程，写出结晶过程的相平衡叙述式说明液、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和自由度数的变化。 图6-11图6-126-24 图6-12所示为生成一个三元化合物的三元系统相图。1判断三元化合物N的性质；2标出界线上的温降方向转熔界线用双箭头；3指出无变量点K、L、M的性质，并写出相平衡方程；4分析点l、2的结晶过程，写出结晶过程的相平衡叙述式。6-25 根据图6-13三元系统相图：1判断无变量点E、P的性质，并写出相平衡关系式；2分析熔体M1、M2和M3的冷却析晶过程，并总结判断结晶产物和结晶结束点的规那么；3加热组成为M4的混