相图与耐火材料(Ⅰ)

相图是耐火材料研究的基础。为了让广大耐火材料工作者更好地了解相图及其在耐火材料中的应用,本刊将在2013年第1—6期中连载陈肇友教授的专题报告"相图与耐火材料"。该报告中重点介绍了单元系耐火材料、二元系相图与耐火材料、三元系相图与耐火材料、四元系相图与耐火材料、含碳耐火材料,同时还介绍了三元交互体系相图、耐火材料中常见的凝聚相稳定存在区域图以及水盐体系材料。     

杠杆定律在典型二元合金相图中的应用与实践

使用杠杆定律对典型二元合金相图,即匀晶相图,共晶相图和包晶相图的两相区展开分析和说明,确定在不同温度区间内平衡组织的组成相和及其相对含量的计算方法。在此基础上,归纳总结杠杆定律在二元合金相图的使用方法,帮助材料专业的学生能更好理解二元合金,特别是铁碳相图,分析其冷却结晶过程及对其进行定量计算。     

攀钢高炉钛渣对出铁沟用耐火骨料侵蚀的相图热力学模拟分析

选取高炉出铁沟耐火材料常用的5种骨料(分别为棕刚玉、电熔刚玉、亚白刚玉、富铝尖晶石和特级矾土,粒度均为5～10 mm)和攀钢高炉钛渣(w(TiO2)=26%)作为研究对象,通过相图热力学计算和静态坩埚侵蚀试验对比研究,探讨了攀钢高炉钛渣条件下出铁沟耐火骨料的选择.热力学计算表明,电熔刚玉具有良好的抗钛渣侵蚀能力,而特级矾土骨料被侵蚀后形成的新渣相黏度高,有利于阻止渣对耐火材料的进一步渗透;而静态坩埚试验结果难以反映和判断材料高温下侵蚀的反应过程.因此,相图热力学计算技术可作为分析耐火材料侵蚀情况的可靠方法和手段.     

三元相图的数学分析及其应用

本文直接按浓度坐标表示法对三元相图进行了直线回归和曲线回归分析,推导出两点式直线方程和任意两组成点间的距离表达式;并结合具体例子应用于相关系变化的定量计算,与几何作图法相比,具有准确而可靠的特点。作者认为对相图开展更进一步的数学分析和应用研究也已成为可能。     

杠杆法在相图分析中的应用

对于二元相图的合金结晶过程分析,采用了一种新的分析方法——杠杆法,在相图的两相区内运用杠杆定律进行判断相的组成。将合金结晶过程中的杠杆作出后,当杠杆支点和杠杆上两相成分端点不重合时,合金由两相组成,当杠杆支点和杠杆上某相成分端点重合时,合金仅由一相(即杠杆支点与之重合的相)组成。运用这种方法,学生能迅速掌握二元共晶合金相图、铁碳合金相图及其它相图。     

过磷酸钙相图分析中的硫酸用量

在国内外不少资料中,均对过磷酸钙物相组成的物理化学分析图及有关计算进行了分析和讨论,其相图见图1。在对该图进行分析的有关计算中,都与硫酸用量发生密切的关系。在过磷酸钙生产中,硫酸用量是指每分解100份重量的磷矿粉所需浓度为100％的硫酸份数。而在过磷酸钙物相组成的物理化学分析图     

天然碱碳酸化法生产纯碱(小苏打)的相图分析与相图计算

给出了又一种天然碱碳酸化相图及相图分析。以某天然碱加工厂提供的原料碱液为例 ,进行了相图计算 ,并对两种相图计算结果进行了比较。最终认为该相图同样可用于天然碱碳酸化相图分析与相图计算。     

利用计算相图设计微晶玻璃的方法及应用

以利用废弃物的微晶玻璃原料组成设计为目标,提出直接以原料为相图组元的广义相图概念,并采用FactSageTM热力学计算软件进行了广义相图的计算和绘制,实现通过废弃物原料作为组元直接设计微晶玻璃。通过对常用相图的绘制验证,并最终运用在实际设计和制备污泥高炉渣基固废微晶玻璃。     

Al2O3-3Al2O3·2SiO2-ZrO2耐火材料的相组成

Al2O3-SiO2-ZrO2系耐火材料应用范围广,特别被用作陶瓷辊,具有力学强度高、抗热震性能优良、耐碱类化合物侵蚀和高温蠕变率低的特性。Al2O3-SiO2-ZrO2系耐火材料性能很大程度上取决于其结晶相和玻璃相的总量和化学成分,采用定量XRPD和XRF研究了原料中Al2O3/SiO2比和氧化铝颗粒尺寸分布对结晶相和玻璃相的总量及其化学成分的影响。耐火材料由莫来石、刚玉、ZrO2的多晶体和总量各异的玻璃相组成。莫来石含量及其晶胞参数和成分随烧成温度改变,但主要受原料中Al2O3/SiO2比的影响。     

物理化学相图实验教学中FactSage热力学计算软件的应用

二组分固液相图测量是物理化学实验教学中热力学部分的重要内容。传统教学方法原理是采用热分析法,通过分析步冷曲线获得不同Sn-Pb合金体系的相变温度。本研究介绍了热力学相图计算方法,针对Sn-Pb二元合金体系,选择FactSage 8.2 education软件,计算了Sn-Pb二元合金系的平衡相图,对比了亚共晶、共晶、过共晶典型成分下物相组成随温度的变化规律,分析了平衡凝固和非平衡凝固冷却条件对物相组成的影响。将热力学计算软件加入传统的实验教学中是新的尝试,有助于弥补传统实验方法的不足,也有助于巩固和扩展学生的理论知识和科研视野。     

相图与耐火材料(Ⅳ)

(接上期)4四元系相图与耐火材料4.1 MgO-CaO-Al2O3-SiO2四元系相图与耐火材料在MgO-CaO-Al2O3-SiO2四元系内形成的化合物与固溶体如图83所示。例如,镁黄长石(即镁方柱石)C2MS2与铝黄长石(即铝方柱石)C2AS能形成连续固溶体,即黄长石。这类固溶体经常是高炉渣与化铁炉渣的组成部分。     

含钙三元氯化物体系相图计算与熔盐热稳定性

为寻求太阳能热利用高温传热储热材料,以盐湖资源为原料,提出分支/分区相图计算方法,设计NaCl-CaCl₂-KCl和KCl-CaCl₂-MgCl₂熔盐传热储热材料。基于正规溶液模型,以不同分支不同相互作用系数,计算了5个边界体系相图,实现用正规溶液模型计算含化合物体系复杂相图。含化合物KCl-CaCl₂和KCl-MgCl₂体系及3个不含化合物二元体系的计算相图与实验相图十分吻合。以分区域方法计算三元体系相图,预测出5个低共熔点来指导熔盐制备。采用差示扫描量热法测试并验证熔盐最低共熔点,确定其工作温度下限;以质量损失实验,确定其工作温度上限。结果表明,钠钾钙和钾镁钙氯化物熔盐能在550~850℃和480~700℃内稳定运行,可用作高温传热储热流体。     

NiO-TiO_2二元系的热力学参数优化与相图计算

为获得与实验数据有较好自洽性的NiO-TiO2系相图,在评估NiO-TiO2系现有相图和热力学数据的基础上,采用CALPHAD技术进行了相图的优化计算,并对一些存在分歧的相进行了分析.对液相、NiO固溶体、Spinel相(尖晶石相)和NiTiO3,分别采用置换溶液模型和化合物能量模型进行处理,推导得到了一套自洽的,能够很好地拟合大部分实验相图和热力学数据的热力学参数.     

水盐体系相图的计算

提出一种基于Ｌｕ－Ｍａｕｒｅｒ（１９９３）模型的水盐体系相图的计算方法，通过对离子，固相结晶盐的编码处理和一个通用的固液平衡计算模块实现了只需输入水盐体系所含离子名称和体系温度，即可自动进行固液平衡计算，同时得到体系的全息相图的目的，对２７３～５７３Ｋ范围内１０个阳离子和８个阴离子组合的数计十组三离子和四离子水盐体系的固液平衡的计算表明，该计算方法使用十分方便，可应用于两越界 发离和复分解法生产硝     

电熔锆刚玉砖的玻璃相研究

应用高温光学显微镜和化学分析方法研究了电熔AZS耐火材料的玻璃相;并应用耐火材料高温淬火法与室温淬取方法测定了一些耐火材料的高温玻璃相组成。电熔 AZS耐火材料中玻璃相数量直接与存在的SiO_2、Na_2O数量有关。杂质CaO、MgO、Fe_2O_3、TiO_2、C等对玻璃相的数量和质量产生不利的影响。试验显示微量的某些稀土氧化物可以改善玻璃相粘度特性,这是由于它们在高温条件下大大促进了ZrO_2在玻璃相中的溶解度。     

堇青石-莫来石复相陶瓷的制备与性能

以MgO-Al2O3-SiO2三元相图为依据,采用不同原材料,进行了堇青石—莫来石复相陶瓷材料配料组成的设计,并在高温下合成制备了堇青石—莫来石复相陶瓷材料。研究了堇青石含量、不同原料配方对试样性能的影响。     

硫酸钾生产相图分析

本文介绍与硫酸钾生产有样的相图，以及以相图为依据来制定生产流程和进行工艺计算的方法。     

《物理化学》教学提要 第十一讲 相图

在不同压力、温度和组成下,系统达热力学平衡时稳定存在的相态的图形,称为相图。相图是根据相平衡数据绘制的。它能直观、便捷地显示出总组成一定的系统中在某指定条件（压力、温度）下的相平衡关系:热力学稳定存在的是哪几个相,每个相的组成如何,各个相的量之间有什么关系,以及当条发生改变时上述情况如何变化。 一 单组分系统相图 单组分系统单相时,从相律F=2可知,压力和温度均可独立改变,因此相图为p—T图。单相时是图中的一个区域,单相区;两相平衡时F=1,相平衡压力与相平衡温度间存在着函数关系（克拉佩龙方程式）,即两相线;三相平衡时F=0,为图中的一个点,即三相点。 单组分系统相图在物理化学书籍中常以H_2O或CO_2为例,示意如图11—1。     

含莫来石—氧化锆的铝质耐火材料热力学性能评价

显微裂纹坚韧化是改进耐火材料抗热冲击性能的有效方法。然而其应用大多数都限于低温范围。在本研究中我们利用氧化锆来韧化耐火材料。其做法是这样的:在氧化铝中增加熔融莫来石-氧化锆骨料(以下简称MZA)的添加量,在室温直到1400℃条件下,测试新组成物的机械性能,经实验测试,添加MZA能显著地提高抗热冲击性能。不过,在高温条件下,试样的强度及抗蠕变性能则下降,这可能是添加MZA引起的低耐火度造成的。本论文通过Al_2O_3-SiO_2-ZrO_2相图分析了低耐火组份的来源并找出了一种新组成,它能在不影响抗热冲击性能的前提下改进高温性能。     

Al2O3-3Al2O3·2SiO-ZrO2耐火材料的相组成

Al<,2>O<,3>-SiO<,2>-ZrO<,2>系耐火材料应用范围广,特别被用作陶瓷辊,具有力学强度高、抗热震性能优良、耐碱类化合物侵蚀和高温蠕变率低的特性.Al<,2>O<,3>-SiO<,2>-ZrO<,2>系耐火材料性能很大程度上取决于其结晶相和玻璃相的总量和化学成分,采用定量XRPD和XRF研究了原料中Al<,2>O<,3>/SiO<,2>比和氧化铝颗粒尺寸分布对结晶相和玻璃相的总量及其化学成分的影响.耐火材料由莫来石、刚玉、ZrO<,2>的多晶体和总量各异的玻璃相组成.莫来石含量及其晶胞参数和成分随烧成温度改变,但主要受原料中Al<,2>O<,3>/SiO<,2>比的影响.