Задание 3. Диаграммы состояния трехкомпонентных систем

Опишите диаграмму состояния системы Na₂O – CaO – SiO₂ (рис. 16). Выполните задания, соответствующие номеру варианта.

Вариант 1

1. Опишите процесс кристаллизации расплавов следующих составов: а) 5% Na₂O, 35% CaO, 60% SiO₂; б) 20% Na₂O, 10% CaO, 70% SiO₂. Определите температуру завершения кристаллизации расплавов указанных составов.

2. Определите количество и состав каждой из фаз, образующихся при полной кристаллизации расплава состава б). Масса исходного расплава 1000 г.

Вариант 2

1. Опишите процесс кристаллизации расплавов следующих составов: а) 10% Na₂O, 10% CaO, 80% SiO₂; б) 15% Na₂O, 5% CaO, 80% SiO₂. Определите температуру завершения кристаллизации расплавов указанных составов.

2. Твердая смесь, содержащая 5% Na₂O, 5% CaO и 90% SiO₂, нагрета до 1500ºС. Будет ли при этой температуре существовать твердая фаза, какая и в каком количестве?

Вариант 3

1. Опишите процесс кристаллизации расплавов системы Na₂O – CaO – SiO₂, если изображающие их состав точки находятся: а) в области ликвации, примыкающей к стороне CaO – SiO₂; б) в поле соединения α- CaO – SiO₂ на изотерме 1500ºС.

2. Определите количество и состав каждой из фаз, образующихся при полной кристаллизации расплава, содержащего 10% Na₂O, 20% CaO, 70% SiO₂ . Масса исходного расплава 800 г.

Рис. 16 Диаграмма состояния системы Na₂O – CaO – SiO₂.

Обозначения: В – волластонит; Т – тридимит; К – кристобаллит

Вариант 4

1. Определите составы равновесных фаз и их количество при нагревании смеси состава 8% Na₂O, 12% CaO, 80% SiO₂ до 1000ºС. Определите температуру конца кристаллизации указанного состава и фазовый состав продуктов кристаллизации.

2. Опишите процесс кристаллизации расплавов системы Na₂O – CaO – SiO₂, если изображающие их состав точки находятся: а) на изотерме 1000ºС в поле кристаллизации соединения Na₂O·3CaO·6SiO₂; б) на изотерме 1300ºС в поле кристаллизации соединения CaO·SiO₂.

Вариант 5

1. Опишите процесс кристаллизации расплавов следующих составов: а) 30% Na₂O, 10% CaO, 60% SiO₂; б) 15% Na₂O, 25% CaO, 60% SiO₂. Определите температуру завершения кристаллизации расплавов указанных составов.

2. Определите количество и состав каждой из фаз, образующихся при полной кристаллизации расплава состава а). Масса исходного расплава 500 г.

Вариант 6

1. Опишите процесс кристаллизации расплавов следующих составов: а) 10% Na₂O, 5% CaO, 85% SiO₂; б) 15% Na₂O, 25% CaO, 60% SiO₂. Определите температуру завершения кристаллизации расплавов указанных составов.

2. Определите количество и состав каждой из фаз, образующихся при полной кристаллизации расплава состава б). Масса исходного расплава 500 г.

Вариант 7

1. Опишите процесс кристаллизации расплавов следующих составов: а) 10% Na₂O, 15% CaO, 75% SiO₂; б) 10% Na₂O, 20% CaO, 70% SiO₂. Определите температуру завершения кристаллизации расплавов указанных составов.

2. Определите, при какой равновесной температуре полностью расплавится шихта, соответствующая составу кальциево-натриевого силикатного стекла: 16% Na₂O, 10% CaO, 74% SiO₂.

Вариант 8

1. Трехкомпонентная смесь, содержащая 5% Na₂O, 5% CaO и 90% SiO₂, нагрета до температуры, при которой образовалось 50% расплава. Определите вид твердой фазы, состав расплава и температуры нагрева смеси.

2. Опишите процесс кристаллизации расплавов системы Na₂O – CaO – SiO₂, если изображающие их состав точки находятся: а) в поле кристаллизации дисиликата натрия Na₂O·2SiO₂, левее точки состава соединения; б) на изотерме 1000ºС в поле кристаллизации соединения Na₂O·3CaO·6SiO₂.

Вариант 9

1. Определите количество и состав каждой из фаз, образующихся при полной кристаллизации расплава, содержащего 30% Na₂O, 10% CaO, 60% SiO₂ . Масса исходного расплава 800 г.

2. Опишите процесс кристаллизации расплавов следующих составов: а) 10% Na₂O, 15% CaO, 75% SiO₂; б) 15% Na₂O, 25% CaO, 60% SiO₂. Определите температуру завершения кристаллизации расплавов указанных составов.

Вариант 10

1. При охлаждении исходного расплава до 1000ºС остаточный расплав содержит 8% CaO и находится в равновесии с кристаллами соединения Na₂O·2CaO·3SiO₂. Определите состав исходного расплава, если количество остаточного расплава при указанной температуре составляет 50%.

2. На сколько градусов снизится температура полного расплавления шихты, соответствующей составу стекла 10% Na₂O, 10% CaO, 80% SiO₂ при замене 5% CaO на 5% Na₂O? Опишите процесс кристаллизации расплава нового состава.