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PROBLEMA 7

PROBLEMAS SISTEMAS BINARIOS. PROBLEMA 7. En el sistema SiO 2 -Al 2 O 3 de Bowen & Greig un material del 70% en peso de alúmina se funde a ~1980ºC y se deja enfriar en aire hasta 1400ºC.

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PROBLEMA 7

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  1. PROBLEMAS SISTEMAS BINARIOS 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?.

  2. N.L.Bowen & J.W.Greig (1924) 2000 CORINDÓN + LÍQUIDO 1900 LÍQUIDO 181010 ºC 1800 CRISTIBALITA + LÍQUIDO Temperatura ºC 1700 CORINDÓN + MULLITA MULLITA + LÍQUIDO 1600 15455 ºC 1500 CRISTOBALITA + MULLITA SiO2 Al2O3 20 40 60 80 3Al2O3·2SiO2 MULLITA 2023 ºC REGLA DE LAS FASES:F + L = C + 1

  3. N.L.Bowen & J.W.Greig (1924) 2000 CORINDÓN + LÍQUIDO 1900 LÍQUIDO 181010 ºC 1800 CRISTIBALITA + LÍQUIDO Temperatura ºC 1700 CORINDÓN + MULLITA MULLITA + LÍQUIDO 1600 15455 ºC 1500 CRISTOBALITA + MULLITA SiO2 Al2O3 20 40 60 80 3Al2O3·2SiO2 MULLITA 2023 ºC a' a b' b c' c' c Temperatura e' e' e d' 32% Tiempo →

  4. 2000 CORINDÓN + LÍQUIDO 1900 LÍQUIDO 181010 ºC 1800 CRISTIBALITA + LÍQUIDO Temperatura ºC 1700 CORINDÓN + MULLITA MULLITA + LÍQUIDO 1600 15455 ºC 1500 CRISTOBALITA + MULLITA SiO2 Al2O3 20 40 60 80 3Al2O3·2SiO2 MULLITA 2023 ºC L S M 1750 32% %Mullita disuelto = (SL/SM)·100 = 43.6 %

  5. PROBLEMAS SISTEMAS BINARIOS PROBLEMA 54 Construir un sistema binario hipotético L – G, que cumpla las siguientes condiciones: a).-El componente L funde a 1600º C b).-El componente G funde a 1700º C c).-El compuesto LG funde congruentemente a 1500º C d).-El compuesto LG90 funde incongruentemente a 1450º C dando G y un líquido de composición 86% de G y 14% de L e).-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.

  6. PROBLEMA 54 1700 Líquido 1500 L1+L2 1450 β + L  + L β + L  1300 β LG90 + G β + LG90 1100  + β 900 72% 55% 12% 10 30 50 70 90 86% LG90 L LG G Moles %

  7. PROBLEMAS SISTEMAS BINARIOS 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?

  8. Campo cristalizacion primario (Se amplia, lo que implica que disminuye la solubilidad)

  9. 2020 ºC Aramaki & Roy 1962 Al2O3+ Líq. 1850 ºC Líquido SiO2+ Líq. 1800 1723 ºC A3S2+ Líq. 1595 ºC 1600 S X L Al2O3 + Mullita 6,5% Temperatura ºC 71,8% 74,6% Mullita + Sílice 1400 A3S2ss 6% 1200 Al2O3 20 40 60 80 A3S2 B SiO2 5% %Líquido1600 = 83,3% % en peso

  10. 1700 1600 1400 1400 1200 1100 1000 800 800 10 20 30 20 40 % en peso 2 Líquidos 2 Líquidos Líquido 1723 1707ºC 1703ºC 1723 PsW + Líquido -Cristobalita + Líquido -Cristobalita + Líquido 1543ºC S X L 1470ºC -Cristobalita + Protoenstatita S X L 1436ºC 1470ºC -Tridimita + Líquido -Tridimita + Protoenstatita -Tridimita + PseudoWollastonita 1125ºC -Tridimita + Wollastonita 985ºC -Tridimita + Enstatita 870ºC 870ºC -Cuarzo + Enstatita -Cuarzo + Wollastonita 5% 31% 5% SiO2 MgSiO3 35% CaSiO3 SiO2 %Líquido1600 = 14,3% %Líquido1600 = 16,1% % en peso CaO→

  11. Líquido 2 Líquidos 2 Líquidos 1723ºC 1671ºC 1700 1700 FeO + Líquido 1698ºC -Cristobalita + Líquido 1591 -Tridimita + Líquido 1470ºC 1500 -Cristobalita + Líquido Líquido 1500 1455ºC Magnetita + -Tridimita 1470ºC 1390ºC 1300 1369 Hematita + -Tridimita 1300 -Tridimita + Líquido Fe2SiO4 + Líquido FeO + Líquido 1100 1178ºC 1177ºC Fe2SiO4 + -Tridimita FeO + Fe2SiO4 20 40 60 80 Fe2O3 SiO2 20 40 60 80 FeO SiO2 % en peso % en peso L X S L X S 50% 5% 25% 5% %Líquido1600 = 6,7% %Líquido1600 = 10%

  12. PROBLEMAS SISTEMAS BINARIOS 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?

  13. 2800 Zt Líquido Zc Zc + L 2400 MgO + L 100nm Zc Zt + Zc 2000 Zt 1850ºC Zc + MgO x Zc c t 1600 1420 ± 20ºC 0,5m Zm+Zt Zt Zt + MgO Zt +  1200 1122 ± 25ºC  + MgO Zm Zt + Zm 800 Zm +  0,5m 10 20 30 40 50 60 4,5% 15,0% ZrO2 MgO Moles % %Zc = 52,4%; Zt = 47,6% Zc = 85% Z + 15% MgO Zt = 99,5% Z + 4,5% MgO

  14. ZrO2tetragonal ZrO2monoclínica ZrO2 monoclínica Matríz de ZrO2cúbica Matríz de ZrO2cúbica ∆V = ~ 4% ZrO2(tetragonal) ZrO2(monoclínica)

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