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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1 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. Construir una gráfica mostrando cómo la temperatura variará en función del tiempo durante el enfriamiento. En un crisol de Mullita (3Al 2 O 3 ·2SiO 2 ) pura se funde sílice pura a 1750º C. ¿Que cantidad de Mullita se disolverá en el fundido?. PROBLEMAS SISTEMAS BINARIOS

2 1810  10 ºC 1545  5 ºC N.L.Bowen & J.W.Greig (1924) CRISTOBALITA + MULLITA MULLITA + LÍQUIDO CRISTIBALITA + LÍQUIDO CORINDÓN + MULLITA 3Al 2 O 3 ·2SiO 2 MULLITA Al 2 O 3 SiO 2 20406080 LÍQUIDO CORINDÓN + LÍQUIDO 2000 1900 1800 1700 1600 1500 Temperatura ºC 2023 ºC REGLA DE LAS FASES:F + L = C + 1

3 1810  10 ºC 1545  5 ºC N.L.Bowen & J.W.Greig (1924) CRISTOBALITA + MULLITA MULLITA + LÍQUIDO CRISTIBALITA + LÍQUIDO CORINDÓN + MULLITA 3Al 2 O 3 ·2SiO 2 MULLITA Al 2 O 3 SiO 2 20406080 LÍQUIDO CORINDÓN + LÍQUIDO 2000 1900 1800 1700 1600 1500 Temperatura ºC 2023 ºC a a' b b' c c' 32% c' e' e d' Tiempo → Temperatura

4 1810  10 ºC 1545  5 ºC CRISTOBALITA + MULLITA MULLITA + LÍQUIDO CRISTIBALITA + LÍQUIDO CORINDÓN + MULLITA 3Al 2 O 3 ·2SiO 2 MULLITA Al 2 O 3 SiO 2 20406080 LÍQUIDO CORINDÓN + LÍQUIDO 2000 1900 1800 1700 1600 1500 Temperatura ºC 2023 ºC 1750 L M S 32% %Mullita disuelto = (SL/SM)·100 = 43.6 %

5 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 LG 90 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 LG 90 a 1300º C y una composición del 80% de G y 20% de L. PROBLEMAS SISTEMAS BINARIOS

6 PROBLEMA 54 1050709030 LGGL Moles % 1300 1500 1100 900 1700 1450  β  + L β + L  + β L 1 +L 2 Líquido LG 90 12% 86% β + LG 90 β + L LG 90 + G 55% 72%

7 PROBLEMA 56 Haciendo uso de los sistemas SiO 2 – Al 2 O 3 (Aramaky y R. Roy); SiO 2 – MgO; SiO 2 – CaO; SiO 2 – FeO y SiO 2 - Fe 2 O 3. 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

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

9 SLX 2020 ºC 1850 ºC 1595 ºC 1723 ºC Al 2 O 3 + Líq. Al 2 O 3 + Mullita A 3 S 2 + Líq. SiO 2 + Líq. Mullita + Sílice SiO 2 A3S2A3S2 Al 2 O 3 A 3 S 2 ss 20408060 1600 1400 1800 1200 Temperatura ºC Líquido % en peso Aramaki & Roy 1962 71,8%74,6% B 5% 6% 6,5% %Líquido 1600 = 83,3%

10  -Cuarzo + Enstatita  -Tridimita + Enstatita  -Tridimita + Protoenstatita  -Cristobalita + Protoenstatita  -Cristobalita + Líquido 870ºC 985ºC 1470ºC 1543ºC 103020 1600 1400 1200 1000 800 % en peso 1703ºC 2 Líquidos SiO 2 MgSiO 3 1723 870ºC  -Cuarzo + Wollastonita  -Tridimita + Wollastonita  -Tridimita + PseudoWollastonita 1125ºC 1436ºC 1470ºC  - Tridimita + Líquido  -Cristobalita + Líquido Líquido PsW + Líquido 1707ºC 2 Líquidos 2040 1700 1400 1100 800 % en peso CaO→ SiO 2 CaSiO 3 1723 5% SXL SXL 35% 31% %Líquido 1600 = 14,3%Líquido 1600 = 16,1%

11 1700 1500 1300 1100 20406080 Hematita +  -Tridimita Magnetita +  -Tridimita 1390ºC 1455ºC 1470ºC  -Tridimita + Líquido  -Cristobalita + Líquido 1671ºC 2 Líquidos Líquido 1591 FeO + Líquido % en peso SiO 2 Fe 2 O 3 1723ºC 20406080 1700 1500 1300 1698ºC 2 Líquidos  -Cristobalita + Líquido 1470ºC  -Tridimita + Líquido 1178ºC 1177ºC Líquido 1369 Fe 2 SiO 4 + Líquido FeO + Líquido FeO + Fe 2 SiO 4 Fe 2 SiO 4 +  -Tridimita % en peso FeOSiO 2 5% S LX S L X 50% 25% %Líquido 1600 = 6,7%Líquido 1600 = 10%

12 PROBLEMA 57 Haciendo uso del sistema ZrO 2 – MgO determinar: La temperatura mínima de recocido de una composición con el 90% molar de ZrO 2 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

13 ZrO 2 MgO 2400 2000 1200 1600 800 2800 102030405060 Líquido Z c + L ZcZc Z c + MgO 1420 ± 20ºC Z t + MgO Z t + Z c ZtZt Z t +  1122 ± 25ºC Z m +   + MgO ZmZm Z m +Z t MgO + L Moles % 1850ºC x c t 4,5%15,0% 0,5  m 100nm ZcZc ZtZt ZtZt ZcZc Z t + Z m %Z c = 52,4%; Z t = 47,6%Z c = 85% Z + 15% MgOZ t = 99,5% Z + 4,5% MgO

14 Matríz de ZrO 2 cúbica ZrO 2 monoclínica Matríz de ZrO 2 cúbica ZrO 2 tetragonal ZrO 2 monoclínica ZrO 2(tetragonal) ZrO 2(monoclínica) ∆V = ~ 4%