2022-2023学年高二物理竞赛课件：物理四元晶体CaO-C2S-C12A7-C4AF系统相图

物理四元晶体CaO-C2S-C12A7-C4AF系统相图 物理四元晶体CaO-C2S-C12A7-C4AF系统相图 该系统是CaO-Al2O3-Fe2O3-SiO2四元系统富钙部分的一个分四元系统，如图，与硅酸盐水泥熟料的煅烧密切相关 材料科学基础-----相平衡 无变量点E在分四面体A-D-C-S重心位置，E点为最低共熔点。 无变量点P在分三角形ABCS外面交叉位置，P为一次转熔点 化合物S的初晶空间，是由E1-e3-E2-E-P-P2-u-P1-E1所包围，S点在其初晶空间之外，S为不一致熔融化合物 材料科学基础-----相平衡 B-S界面P1uP2P具有双变量转熔性质：L+BS。 B-S-C界线P1P具有单变量一次转熔性质：L+BC+S。 A-S-B界线P2P也具有同样性质：L+BA+S P1、P2为两条界线上的最高温度点，故线上温度均向P降落 材料科学基础-----相平衡 CaO-C2S-C12A7-C4AF系统相图如图所示。系统中存在的化合物，除了C4AF外，其它都已在三元系统相图的讨论中接触过。硅酸盐水泥熟料中的C3S，C2S，C3A，C4AF等四个主要矿物，都在该四元系统中 材料科学基础-----相平衡 图中，四面体的四个面分别代表四个三元系统：CaO-C2S-C12A7，CaO-C2S-C4AF，C2S-C12A7-C4AF和CaO-C4AF-C12A7，其中CaO-C2S-C12A7已在三元系统的相图中介绍过 CaO-C2S-C4AF中，有一不一致熔融化合物C3S。相图可划分二个分三角形 三角形CaO-C3S-C4AF对应的无变量点x（1347℃）是一个低共熔点：LCaO+C3S+C4AF 三角形C3S-C2S-C4AF对应的无变量点W（1348℃）是一个双升点：L+C2SC3S+C4AF 材料科学基础-----相平衡 C2S-C12A7-C4AF系统中，三组分形成一个低共熔点R，温度为1280℃ 材料科学基础-----相平衡 CaO-C4AF-C12A7系统是CaO-Al2O3-Fe2O3系统的一部分 C4AF与C2F形成铁酸盐固溶体 而C4AF与C12A7形成低共熔混合物，低共熔点为1336℃。它与C3A-C12A7-C4AF相应的三元低共熔点几乎重合 三角形CaO-C3A-C4AF相应的无变量点为1389℃，是一个双升点：L+CaOC3A+C4AF 材料科学基础-----相平衡 四元系统中，有CaO，C3S，C2S，C12A7，C3A，C4AF六个初晶空间，每个初晶空间为一个晶相与液相平衡共存 C3S初晶空间为一长窄空间，两边与CaO-C2S-C4AF和CaO-C2S-C12A7两个三元系统面相交，该空间前面是CaO-C3S界面，后面是C3S-C2S界面，右上为C3S-C4AF界面，右下为C3S-C3A界面。组成点C3S不在其初晶空间内，为不一致熔融化合物 材料科学基础-----相平衡 CaO初晶空间最大，靠近CaO顶角 C3A初晶空间与另外五个化合物的初晶空间均相交有界面，C3A的组成点也不在其初晶空间内，为不一致熔融化合物。 C12A7初晶空间呈菱形，与C12A7顶角相连 C2S初晶空间在C4AF初晶空间下面，与C2S顶角相连 C4AF初晶空间在四面体上角，与C4AF顶角相连 材料科学基础-----相平衡 两个初晶空间相交为相图界面，在界面上有两个晶相与液相平衡 C3S与CaO两个初晶空间相交为C3S-CaO界面（haxT1h） C3S与C2S两个初晶空间相交为C3S-C2S界面（keWT2k） C3S与C3A相交为C3S-C3A界面（hkT2T1h） C3S和C4AF相交为C3S-C4AF界面（T1xWT2T1） 材料科学基础-----相平衡 三个初晶空间相交为界线，在界线上三个晶相与液相四相平衡，自由度F=1，如：C3S、C2S与C4AF三个初晶空间相交的T2W界线，在T2W界线上C3S、C2S、C4AF与液相四相平衡。T2k界线为C3S、C2S、C3A和液相平衡等。 四个初晶相区相交为无变量点，在无变量点上四个晶相与液相呈五相平衡共存，自由度F=0，如T2点为C3S、C2S、C3A、C4AF与液相平衡共存 材料科学基础-----相平衡 $