三元氧化物相圖的數(shù)字化研究.pdf

1、相圖是處于平衡狀態(tài)下體系中的組成、物相和外界條件相互關(guān)系的幾何描述。它是研究物料狀態(tài)、性質(zhì)及分離和提純的重要依據(jù)，是冶金、材料、物理、化學(xué)、地質(zhì)等領(lǐng)域中不可缺少的工具。恒壓下，三元相圖必須在三維條件下才能完全表示其中的各相之間的關(guān)系，而傳統(tǒng)上使用的三元相圖都是其平面投影圖，平面圖包含的信息少，又需要很強的空間想象力才能把平面圖中的三維信息還原到三維坐標(biāo)中去，這樣就大大降低了人們使用三元相圖解決實際問題的效率。而且傳統(tǒng)的紙質(zhì)相圖在保存和使

2、用上都不是很方便。目前對于相圖數(shù)字化系統(tǒng)的研究很多，現(xiàn)在比較成熟的軟件主要是Thermo-Calc和FACT軟件系統(tǒng)，但是它們繪制的三元相圖仍是平面圖。因此有必要研究如何繪制三維立體相圖，建立相圖的數(shù)字化系統(tǒng)，提高使用相圖的效率。 三元系投影圖中不但包含各組元的濃度，還含有各個成分點所對應(yīng)的溫度值，如何把平面圖中的三維信息還原到三維坐標(biāo)系中，是繪制三維立體相圖的關(guān)鍵。本文以Al2O3-SiO2-TiO2和CaO-Al2O3-Si

3、O2體系為研究對象，首先對原始相圖進行熱力學(xué)性質(zhì)一致性分析，從中選擇了滿足熱力學(xué)自洽性的三元相圖和各個二元系相圖，然后用插值的方法得到投影圖中的原始數(shù)據(jù)，最后用Matlab自帶的三維繪圖函數(shù)繪制立體相圖，并用多元線性回歸的方法對Al2O3-SiO2-TiO2體系進行了初步的探討，得出了如下結(jié)論： 1.對Al2O3-SiO2-TiO2體系，根據(jù)原始數(shù)據(jù)直接構(gòu)筑了體系的三維立體相圖，并得到了投影圖和等溫截面圖。結(jié)果表明：立體相圖中各

4、個液相面并沒有出現(xiàn)急劇升高或下降，相區(qū)之間的交線及等溫截面的趨勢大致與原始相圖相吻合，等溫截面圖比FACT軟件繪制的精確，只是相界線和等溫截面圖不夠光滑，出現(xiàn)參差不齊的現(xiàn)象。 2.基于Al2O3-SiO2-TiO2體系中相界線和等溫截面圖不光滑的現(xiàn)象，用回歸方法得出各個液相面的方程，然后繪制立體相圖，從投影圖中發(fā)現(xiàn)，大部分相界線比較光滑. 3.對CaO-Al2O3-SiO2體系，繪制了三維立體相圖、投影圖和等溫截面圖，結(jié)