Układ MgO-Al2O3-SiO2
1. Dany skład wyjściowy stopu 10% SiO2, 70% MgO, 20% Al2O3.
a) Opisać przebieg krystalizacji tego stopu.
b) Podać udział fazy ciekłej i stałej w temperaturach 2400° i 2100°C.
c) Podać skład fazy ciekłej w temperaturze 2100°C.
2. Zmieszano 12,5 kg forsterytu, 12,5 kg kordierytu i 25 kg spinelu. Mieszaninę tę całkowicie stopiono.
a) Znaleźć punkt składu tlenkowego mieszaniny
b) Ile kg spinelu otrzymamy w temperaturze 1800°C?
c) Jak zmienić skład wyjściowy surowców, aby w temperaturze 1800°C otrzymać 30 kg spinelu.
3. Mieszaninę peryklazu, spinelu i forsterytu ogrzano do temperatury 1800°C. W tej temperaturze udział fazy ciekłej wynosił 50%, a fazę stałą stanowił perykaz i spinel. Następnie podwyższono temperaturę do całkowitego stopienia mieszaniny.
a) Znaleźć punkt składu stopu, wiedząc, że leży on na polu pierwotnej krystalizacji peryklazu i jest oddalony od punktu składu cieczy w temperaturze 1800°C o 41 mm.
b) Określić udział peryklazu i spinelu w temperaturze 1800°C
c) W jakiej temperaturze udział fazy ciekłej wyniesie 80%?
4. Mieszaninę forsterytu, spinelu i kordierytu ogrzano do temperatury 1500°C. W tej temperaturze udział faz stałych forsterytu i spinelu wynosił 70%. Następnie podwyższono temperaturę do tego stopnia, że powstał ciekły stop składający się z tlenków.
a) Znaleźć punkt składu stopu wiedząc, że leży on na polu pierwotnej krystalizacji spinelu i jest oddalony od składu cieczy w temperaturze 1500°C o 48 mm.
b) Podać udział fazy ciekłej i faz stałych w temperaturze 1500°C
c) W jakiej temperaturze mieszanina forsterytu i spinelu stopi się całkowicie?
5. Mieszaninę 126 kg talku i 64,5 kg kaolinitu ogrzano do całkowitego stopienia. Znaleźć punkt składu stopu wyjściowego i opisać przebieg krystalizacji.
6. Mieszaninę forsterytu, spinelu i kordierytu ogrzano do temperatury 1600°C. W tej temperaturze udział fazy ciekłej wynosił 19%, a fazy stałej (forsterytu i spinelu) 81%. Następnie ogrzano mieszaninę do całkowitego stopienia.
a) Znaleźć punkt składu stopu wyjściowego, wiedząc, że leży on na polu forysterytu na odcinku o długości 44 mm.
b) Podać udział forsterytu i spinelu w temperaturze 1600°C.
c) W jakiej temperaturze udział fazy ciekłej wyniesie 83%?
7. Zmieszano 101,2 kg kaolinitu, 10 kg peryklazu i 3 kg kwarcu. Mieszaninę stopiono i otrzymano stop MgO-Al2O3-SiO2. W temperaturze 1600°C zatrzymano krystalizację i odłączono fazę stałą. Jaki skład procentowy ma pozostała ciecz i w jakim punkcie zerozmiennym zakończy się krystalizacja?
8. Dany stop o składzie 40% MgO, 20% SiO2, 40% Al2O3.
a) Do jakiej temperatury należy ochłodzić stop, aby udział fazy ciekłej wynosił 70%?
b) Podać udział fazy ciekłej i faz stałych w temperaturze 1600°C.
9. Dany skład wyjściowy stopu: 30% MgO, 25% SiO2, 45% Al2O3.
a) Podać udział fazy ciekłej i faz stałych w temperaturach 2000° i 1800°C.
b) W jakiej temperaturze udział fazy ciekłej wynosi 65%?
c) Jak zmienić skład wyjściowy stopu, aby udział fazy ciekłej w temperaturze 1600°C wynosił 25%?
10. Sporządzono mieszaninę o składzie: 40% Al2O3, 30% SiO2, 30% MgO. Po stopieniu 100 kg tej mieszaniny rozpoczęto krystalizację.
a) Ile kg spinelu magnezowo-glinowego otrzyma się z tej mieszaniny w 1800°C?
b) Ile kg forsterytu będzie znajdowało się w fazie stałej w 1400°C?
c) Jakie fazy wystąpią po zakończeniu krystalizacji?
11. 20 kg surowców tlenkowych MgO, Al2O3 i SiO2 ogrzano do temperatury 1600°C. W tej temperaturze 5 kg mieszaniny uległo stopieniu, natomiast fazę stałą stanowił forsteryt i spinel glinowo-magnezowy, przy czym spinelu było 10 kg. Podać skład tlenkowy tej mieszaniny po stopieniu.
12. Mieszaninę tlenków MgO, Al2O3, SiO2 ogrzano do temperatury 1800°C. W tej temperaturze stwierdzono obecność fazy stałej w ilości 30%, którą stanowił spinel glinowo-magnezowy. Przy dalszym ochładzaniu mieszaniny do temperatury 1600°C zaczynały się pojawiać pierwsze kryształy forsterytu. Podać skład tlenkowy mieszaniny po całkowitym stopieniu.
13. Z mieszaniny 10 kg MgO, SiO2 i Al2O3 otrzymano w temperaturze 1700°C z fazy ciekłej 2 kg mulitu, zaś w temperaturze 1500°C zaczął krystalizować krystobalit.
a) Jaki był skład wyjściowy mieszaniny?
b) Ile kg mulitu otrzymamy w temperaturze 1800°C?
c) Ile kg krystalicznego SiO2 otrzymamy w temperaturze 1470°C?
14. Z 50 kg MgO, SiO2 i Al2O3 otrzymano w temperaturze 1600°C 25 kg spinelu i 10 kg forsterytu; pozostałą fazę stanowił stop.
a) Jaki był skład tlenkowy mieszaniny?
b) Ile kg forsterytu i ile kg spinelu otrzymamy w temperaturze 1400°C?
c) Jak zmienić skład wyjściowy mieszaniny, aby otrzymać w temperaturze 1600° tylko spinel, oprócz fazy ciekłej.
15. Mieszanina tlenków MgO, SiO2 i Al2O3 topi się całkowicie w temperaturze 1500°C, a po jej ochłodzeniu do 1400°C układ zawiera kryształy forsterytu, stop i rozpoczyna się krystalizacja protoenstatytu.
a) Jaki skład miała mieszanina?
b) Opisać krystalizację tak otrzymanego stopu.
16. Mieszanina 20 kg forsterytu, spinelu i peryklazu topi się całkowicie w temperaturze 2200°C, zaś w temperaturze 1900°C pojawiają się pierwsze kryształy spinelu. Między temperaturami 1900° i 2200°C układ zawiera kryształy peryklazu i fazę ciekłą.
a) Jaki był skład tlenkowy i fazowy wyjściowej mieszaniny?
b) Jaki będzie skład fazowy próbki w temperaturach 2600° i 1800°C?
c) Ile i jakich składników należy dodać, aby kryształy spinelu pojawiły się w temperaturze 2000°C?
17. Do 5 kg forsterytu dodano 1 kg spinelu.
a) Jaki skład tlenkowy będzie miała faza ciekła otrzymana z tej mieszaniny?
b) Jakie fazy otrzymamy z tej mieszaniny w temperaturach 1800° i 1600°C?
18. Z 10 kg tlenków otrzymano w temperaturze 1600°C, oprócz fazy ciekłej, 1 kg krystobalitu, a w temperaturze 1500°C zaczął krystalizować protoenstatyt.
a) Jaki był skład tlenkowy wyjściowej mieszaniny?
b) Jakie fazy i w jakiej ilości otrzymamy w temperaturze 1400°C?
c) Ile kg i jakich tlenków należy dodać, aby krystobalit zaczął krystalizować w temperaturze 1600°C?
19. Sporządzono mieszaninę tlenków MgO, SiO2 i Al2O3 w stosunku molowym 1:1:1.
a) Jaka będzie temperatura topnienia tej mieszaniny?
b) Jakie fazy i w jakiej ilości otrzymamy z tej mieszaniny w temperaturach 1600° i 1400°C?
c) Jaki będzie skład fazowy układu po ochłodzeniu stopu do temperatury niższej niż temperatura punktu zerozmiennego?
20. Do 1 mola forsterytu dodano jeden mol korundu, a następnie mieszaninę ogrzano do całkowitego stopienia.
a) Jaki skład tlenkowy ma ciekły stop?
b) Jaki będzie skład fazowy próbki w temperaturach 1700° i 1500°C?
c) Jaki skład fazowy będzie miała próbka w subsolidusie?
21. Do 1 mola talku dodano 2 mole korundu, a następnie wygrzano mieszaninę w temperaturze 1400°C do osiągnięcia stanu równowagi.
a) Jaki skład fazowy będzie miała próbka w tej temperaturze?
b) Jakie fazy i w jakiej ilości otrzymamy z tej mieszaniny w subsolidusie?
22. Narysuj przecięcie izotermiczne układu MgO-SiO2-Al2O3 w temperaturze 1500°C oraz opisz wszystkie obszary fazowe na tym przecięciu.
23. Wyznacz przecięcie izotermiczne dla temperatury 1600°C oraz oblicz składy fazowe w tej temperaturze dla próbek o składach:
a) 20% SiO2, 50% Al2O3, 30% MgO,
b) 50% SiO2, 15% Al2O3, 35% MgO,
c) 60% SiO2, 30% Al2O3, 10% MgO,
24. Narysuj przekrój izotermiczny dla temperatury 1800°C. Opisać obszary fazowe.
25. Wykonaj przecięcie izotermiczne dla temperatury 1400°C i narysuj przekrój w trójkącie składów Gibbsa. Jak należy dobrać skład wyjściowy mieszaniny, aby w temperaturze 1400°C otrzymać całkowicie stopioną mieszaninę (podaj przykładowo dwa składy)?
2