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下一节:5.1 Phase equilibrium in silicate system

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5.1 Phase equilibrium in silicate system课程教案、知识点、字幕

同学们好

这一节我们来讲硅酸盐系统相平衡特点

首先

我们来说热力学平衡态和非平衡态

我们要学的相图反应的

就是体系的热力学平衡状态

能够指出一定条件下体系所处的平衡态

即其中所包含的相数

各相是什么状态

各相的数量还有组成

动力学因素在相图中完全不能反映

也就是说

相图与达到平衡状态所需要的时间无关

硅酸盐系统相平衡是一种什么状态呢

我们知道

硅酸盐系统在高温熔融状态下粘度非常大

扩散能力有限

所以要达到热力学平衡态需要很长的时间

那么一般情况下我们选用一种近似状态即可

下面我们来了解介稳态

即热力学非平衡态

这种状态会经常出现在无机材料系统中

我们举个例子

石英有7种晶型

方石英从高温冷却时

只要冷却速度不是足够慢

由于晶型转变的困难

往往不是转变为

低温下稳定的α-鳞石英

α-石英和β-石英

而是转变为介稳态的β-方石英

α-鳞石英也有类似现象

冷却时往往直接转变为介稳态的β-鳞石英和γ-鳞石英

需要说明的是介稳态的出现不一定都是不利的

有时我们需要创造条件

一般是快速冷却或者掺加杂质

刻意把晶体某一介稳态保存下来

例如制备水泥时

我们要快速冷却将介稳态的β-C2S保留下来

才能赋予水泥一定的水硬性

另外

陶瓷中介稳的四方ZrO2

耐火材料硅砖中的鳞石英

以及所有的玻璃材料

都是我们通过创造动力条件有目的的保存下来的介稳态

这些介稳态在热力学上是不稳定的

处于较高的能量状态

始终存在着向室温下的稳定态变化的趋势

但由于其转变速度极其缓慢

因而实际上可以长期存在

接下来我们来学习相律

我们在物理化学课程接触过吉布斯相律

F=C-P+2

这里F代表自由度数

C代表独立组分数

P为相数

2代表温度和压力两个外界因素

但大多数材料属难熔化合物

挥发性很小

属于凝聚系统

压力可以忽略

所以

F等于C-P+1

那么什么是相

相是指系统中具有相同的物理性质和化学性质的均匀部分

这个均匀要达到分子原子水平的均匀

相间有界面

我们可以用物理或机械的办法分开

就像冰和水两个相

一个相可以是均匀的

但不一定是一种物质

例如空气

一般情况下

固体中有几个物质就有几个相

但如果是固溶体就是一个相

而液体呢 我们要看混溶程度

例如

液体分为几层

就存在几个相

C为独立组分数

它是指足以表示形成平衡系统中各相所需要的最少数目的组分

通常把具有n个独立组分的系统称为n元系统

按照独立组分数的不同

可将系统分为C=1时单元系统

C=2时

二元系统

C=3时

三元系统等等

在硅酸盐系统中

我们要注意经常采用氧化物作为系统的组分

例如氧化铝单元系统

铝硅二元系统

而且还要注意区分一些特殊的表示方法

接下来我们来学习自由度

自由度指的是温度

压力

组分浓度等

可以影响系统平衡状态的变量中

可以在一定范围内改变

但是不会引起旧相消失

新相产生的

独立变量的数目

举个例子来说

图中组成位于液相区的点

如果我们在液相区改变温度和组成

并没有引起旧相液相消失

也没有引起其他新相产生

自由度就是2

这次的重点是理解热力学介稳态

掌握相律中各参数意义

那么 这个知识点就讲解到这里

同学们再见

Fundamentals of Inorganic Materials Science课程列表:

1 Introduction

-Introduction

-introduction

-Test for chapter 1

2 Crystal Imperfection

-2.1 Type of defect

--2.1 Types of point defects

--2.1 Types of point defects

-2.2.1 The expression methods of point defects

--2.2.1 The expression methods of point defects

--2.2.1 The expression methods of point defects

-2.2.2 The rules for writing of defect reaction equation

--2.2.2 The rules for writing of defect reaction equation

--2.2.2 The rules for writing of defect reaction equation

-2.3 Calculation of thermal defect concentration

--2.3 Calculation of thermal defect concentration

--2.3 Calculation of thermal defect concentration

-2.4 Non-stoichiometric compounds

--2.4 Non-stoichiometric compounds

--2.4 Non-stoichiometric compounds

-Homework for chapter 2

-Test for chapter 2

3 Solid solution

-3.1 The classification of solid solutions

--3.1 The classification of solid solutions

--3.1 The classification of solid solutions

-3.2 Substitutional solid solution

--3.2 Substitutional solid solution

--3.2 Substitutional solid solution

-3.3 Interstitial solid solution

--3.3 Interstitial solid solution

--3.3 Interstitial solid solution

-3.4 The research method of solid solutions

--3.4 The research method of solid solutions

--3.4 The research method of solid solutions

-3.5 Questions for crystal imperfection and solid solution

--Questions for crystal imperfection and solid solution

-Homework for chapter 3

-Test for chapter 3

4 Melt and glass

-4.1 Melt structure

--4.1 Melt structure

--4.1 Melt structure

-4.2 The properties of the melt

--4.2.1 The properties of the melt_viscosity

--4.2.2 The properties of the melt_surface tension

--4.2 The properties of the melt

-4.3 The characteristics of glass

--4.3 The characteristics of glass

--4.3 The characteristics of glass

-4.4 The formation of glass

--4.4.1 The formation of glass_kinetics conditions

--4.4.2 The formation of glass_crystal chemical conditions

--4.4 The formation of glass

-4.5 The structure of glass

--4.5 The structure of glass

--4.5 The structure of glass

-4.6 The typical glass

--4.6 The typical glass

--4.6 The typical glass

-4.7 Questions for melt and glass

--Questions for melt and glass

-Test for chapter 4

5 Phase equilibrium

-5.1 Phase equilibrium in silicate systems

--5.1 Phase equilibrium in silicate system

--5.1 Phase equilibrium in silicate system

-5.2 One-component system phase diagram

--5.2 One-component system phase diagram

--5.2 One-component system phase diagram

-5.3 Applications of one-component diagrams

--5.3 Applications of one-component diagrams

--5.3 Applications of one-component diagrams

-5.4 Binary diagrams

--5.4.1 Binary diagram with eutectic point

--5.4.2 Binary system with a congruent melting compound and one with an incongruent melting compound

--5.4.3 Other five types of phase diagrams of binary systems

--5.4 Binary diagrams

-5.5 Applications of binary phase diagrams

--5.5 Applications of binary phase diagrams

--5.5 Applications of binary phase diagrams

-5.6 Ternary diagrams

--5.6.1 Representation of ternary system composition

--5.6.1 Representation of ternary system composition

--5.6.2 Three-dimensional state diagram and plane projection diagram of a simple ternary system

--5.6.2 Three-dimensional state diagram and plane projection diagram of a simple ternary system

--5.6.3 (1) Basic types of ternary phase diagrams

--5.6.3 (2) Basic types of ternary phase diagrams

--5.6.3 (3) Basic types of ternary phase diagrams

--5.6.3 Basic types of ternary phase diagrams

-5.7 Applications of ternary phase diagrams

--5.7 Applications of ternary phase diagrams

--5.7 Applications of ternary phase diagrams

-5.8 Research methods of phase equilibrium

--5.8 Research methods of phase equilibrium

--5.8 Research methods of phase equilibrium

-5.9 Questions for phase equilibria

--Questions for phase equilibria

-Homework for chaper 5

-Test for chapter 5

6 Diffusion

-6.1 Overview of diffusion

--6.1 Overview of diffusion

--6.1 Overview of diffusion

-6.2 The kinetic equations of diffusion

--6.2 The kinetic equations of diffusion

--6.2 The kinetic equations of diffusion

-6.3 The thermodynamic equation of diffusion

--6.3 The thermodynamic equation of diffusion

--6.3 The thermodynamic equation of diffusion

-6.4 Diffusion mechanisms and diffusion coefficient

--6.4 Diffusion mechanisms and diffusion coefficient

--6.4 Diffusion mechanisms and diffusion coefficient

-6.5 Diffusion in solid

--6.5 Diffusion in solid

--6.5 Diffusion in solid

-6.6 Factors affecting diffusion

--6.6 Factors affecting diffusion

--6.6 Factors affecting diffusion

-6.7 Questions for diffusion

--Questions for diffusion

-Homework for chaper 6

-Test for chapter 6

7 Solid state reactions

-7.1 Overview of solid state reactions

--7.1 Overview of solid state reactions

--7.1 Overview of solid state reactions

-7.2 Kinetic equation of solid state reaction

--7.2 Kinetic equation of solid state reaction

-7.3 Factors affecting the solid state reaction

--7.3 Factors affecting the solid state reaction

--7.3 Factors affecting the solid state reaction

-Homeword for chapter 7

8 Phase transformation

-8.1 The categories of phase transformation

--8.1 The categories of phase transformation

--8.1 The categories of phase transformation

-8.2 Crystallization

--8.2.1 Crystallization thermodynamics

--8.2.2 Crystallization kinetics

--8.2 Crystallization

-8.3 Phase Separation of glass

--8.3 Phase separation of glass

--8.3 Phase separation of glass

-8.4 Questions for phase transformation

--Questions for phase transformation

-Test for chapter 8

9 Sintering

-9.1 Overview of sintering

--9.1 Overview of sintering

--9.1 Overview of sintering

-9.2 The driving forces and models of sintering

--9.2 The driving forces and models of sintering

--9.2 The driving forces and models of sintering

-9.3 Solid state sintering

--9.3.1 Evaporation-Condensation mass transfer

--9.3.2 Diffusion mass transfer

--9.3 Solid state sintering

-9.4 Liquid phase sintering

--9.4.1 Flow mass transfer

--9.4.2 Solution-Precipitation mass transfer

--9.4 Liquid phase sintering

-9.5 Grain growth and secondary recrystallization

--9.5.1 Grain growth

--9.5.2 Secondary recrystallization

--9.5 Grain growth and secondary recrystallization

-9.6 Factors affecting sintering

--9.6 Factors affecting sintering

--9.6 Factors affecting sintering

-9.7 Questions for sintering

--Questions for sintering

-Homework for chapter 9

-Test for chapter 9

5.1 Phase equilibrium in silicate system笔记与讨论

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