Post on 25-Jan-2016
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PROBLEMA 7
En el sistema SiO2-Al2O3 de Bowen & Greig un material del 70% en peso de alúmina se funde a ~1980ºC y se deja enfriar en aire hasta 1400ºC. Construir una gráfica mostrando cómo la temperatura variará en función del tiempo durante el enfriamiento.
En un crisol de Mullita (3Al2O3·2SiO2) pura se funde sílice pura a 1750º C. ¿Que cantidad de Mullita se disolverá en el fundido?.
PROBLEMAS SISTEMAS BINARIOS
181010 ºC
15455 ºC
N.L.Bowen & J.W.Greig (1924)
CRISTOBALITA + MULLITA
MULLITA + LÍQUIDO
CRISTIBALIT
A
+ LÍQUID
O
CORINDÓN+
MULLITA
3Al2O3·2SiO2
MULLITA
Al2O3SiO220 40 60 80
LÍQUIDO CORINDÓN+ LÍQUIDO
2000
1900
1800
1700
1600
1500
Tem
pera
tura
ºC
2023 ºC
REGLA DE LAS FASES:F + L = C + 1
181010 ºC
15455 ºC
N.L.Bowen & J.W.Greig (1924)
CRISTOBALITA + MULLITA
MULLITA + LÍQUIDO
CRISTIBALIT
A
+ LÍQUID
O
CORINDÓN+
MULLITA
3Al2O3·2SiO2
MULLITA
Al2O3SiO220 40 60 80
LÍQUIDO CORINDÓN+ LÍQUIDO
2000
1900
1800
1700
1600
1500
Tem
pera
tura
ºC
2023 ºC
a a'
b b'
c c'
32%
c'
e'e
e'
d'
Tiempo →
Tem
pera
tura
181010 ºC
15455 ºC
CRISTOBALITA + MULLITA
MULLITA + LÍQUIDO
CRISTIBALIT
A
+ LÍQUID
O
CORINDÓN+
MULLITA
3Al2O3·2SiO2
MULLITA
Al2O3SiO220 40 60 80
LÍQUIDO CORINDÓN+ LÍQUIDO
2000
1900
1800
1700
1600
1500
Tem
pera
tura
ºC
2023 ºC
1750 L MS
32%
%Mullita disuelto = (SL/SM)·100 = 43.6 %
PROBLEMA 54
Construir un sistema binario hipotético L – G, que cumpla las siguientes condiciones:a).-El componente L funde a 1600º Cb).-El componente G funde a 1700º Cc).-El compuesto LG funde congruentemente a 1500º Cd).-El compuesto LG90 funde incongruentemente a 1450º C dando G y un líquidode composición 86% de G y 14% de Le).-LG es soluble en L formando una solución sólida γ. El máximo de LG soluble en L es el 10 % expresado en G%. Este máximo se encuentra a 1300º C.f).-L es soluble en LG formando una solución sólida β. El máximo de L soluble en LG es el 12 %. Este máximo se encuentra a 1300º C.g).-Hay un eutéctico entre γ y β a 1300º C (localizado a 30% G, 70% L).h).-Dos líquidos coexisten en equilibrio por encima de 1450º C entre el 55 % y el 72 % de G.i).-Hay un punto eutéctico entre LG y LG90 a 1300º C y una composición del 80% de G y 20% de L.
PROBLEMAS SISTEMAS BINARIOS
PROBLEMA 54
10 50 70 9030LG GL
Moles %
1300
1500
1100
900
1700
1450
β
+ L β + L
+ β
L1+L2
Líquido
LG90
12%86%
β + LG90
β + L
LG90
+ G
55% 72%
PROBLEMA 56
Haciendo uso de los sistemas SiO2 – Al2O3 (Aramaky y R. Roy); SiO2 – MgO; SiO2 – CaO; SiO2 – FeO y SiO2 - Fe2O3. Comparar el efecto fundente de los diferentes óxidos sobre la sílice.
•¿Cuál es el óxido más “perjudial”?•¿Qué consecuencias prácticas se pueden deducir de dichos resultados?
PROBLEMAS SISTEMAS BINARIOS
Campo cristalizacionprimario (Se amplia, lo que implica que
disminuye lasolubilidad)
S LX
2020 ºC
1850 ºC
1595 ºC
1723 ºC
Al 2O 3
+ Líq.
Al2O 3
+ M
ullit
aA3S2+ Líq.
SiO2+ Líq.
Mullita + Sílice
SiOSiO22 A3S2 Al2O3
A3S2ss
20 40 8060
1600
1400
18001800
1200
Tem
pera
tura
ºC
Tem
pera
tura
ºC
Líquido
% en peso
Aramaki & Roy 1962
71,8% 74,6%
B5%
6%
6,5%
%Líquido1600 = 83,3%
-Cuarzo + Enstatita
-Tridimita + Enstatita
-Tridimita + Protoenstatita
-Cristobalita + Protoenstatita
-Cristobalita + Líquido
870ºC
985ºC
1470ºC
1543ºC
10 3020
1600
1400
1200
1000
800
% en peso
1703ºC
2 Líquidos
SiO2 MgSiO3
1723
870ºC-Cuarzo + Wollastonita
-Tridimita + Wollastonita
-Tridimita + PseudoWollastonita
1125ºC
1436ºC
1470ºC
-Tridimita + Líquido
-Cristobalita + Líquido
Líquido
PsW +Líquido
1707ºC
2 Líquidos
20 40
1700
1400
1100
800
% en peso CaO→SiO2
CaSiO3
1723
5%
S X L
5%
S X L
35%31%
%Líquido1600 = 14,3% %Líquido1600 = 16,1%
1700
1500
1300
1100
20 40 60 80
Hematita + -Tridimita
Magnetita + -Tridimita1390ºC
1455ºC1470ºC -Tridimita + Líquido
-Cristobalita + Líquido1671ºC2 LíquidosLíquido
1591
FeO +Líquido
% en pesoSiO2Fe2O3
1723ºC
20 40 60 80
1700
1500
1300
1698ºC
2 Líquidos
-Cristobalita + Líquido
1470ºC
-Tridimita + Líquido
1178ºC1177ºC
Líquido
1369
Fe2SiO4 +Líquido
FeO +Líquido
FeO + Fe2SiO4Fe2SiO4 + -Tridimita
% en pesoFeO SiO2
5%
SL X
SL X
5%50%
25%
%Líquido1600 = 6,7% %Líquido1600 = 10%
PROBLEMA 57
Haciendo uso del sistema ZrO2 – MgO determinar:•La temperatura mínima de recocido de una composición con el 90% molar de ZrO2 y 10% molar de MgO, para que toda la muestra esté constituida por circona cúbica.•Si posteriormente la muestra se trata a 1600ºC/2 horas, ¿Qué % de fases se generan y cuáles son sus composiciones?•A dicha temperatura, ¿cómo afectará el incremento del tiempo de tratamiento a la microestructura del material y a sus propiedades una vez obtenido?
PROBLEMAS SISTEMAS BINARIOS
ZrO2 MgO
2400
2000
1200
1600
800
2800
10 20 30 40 50 60
Líquido
Zc + L
Zc
Zc + MgO
1420 ± 20ºCZt + MgO
Zt + Z
c
Zt
Zt + 1122 ± 25ºC
Zm +
+ MgOZm
Zm+Zt
MgO + L
Moles %
1850ºC
x ct
4,5% 15,0%
0,5m
0,5m
100nm
Zc
Zt
Zt
Zc
Zt + Zm
%Zc = 52,4%; Zt = 47,6% Zc = 85% Z + 15% MgO Zt = 99,5% Z + 4,5% MgO
Matríz de ZrOMatríz de ZrO22 cúbica cúbica
ZrOZrO22 monoclínica monoclínica
Matríz de ZrOMatríz de ZrO22 cúbica cúbica
ZrOZrO22 tetragonal tetragonal ZrOZrO22 monoclínica monoclínica
ZrO2(tetragonal) ZrO2(monoclínica)
∆V = ~ 4%