Диаграмма плавкости системы, компоненты которой

частично взаимно растворимы (Sn – Pb)

Компоненты, взаимно неограниченно растворимые в жидкой фазе, могут обладать ограниченной растворимостью в твердом состоянии.

Различают два типа таких диаграмм. Остановимся на рассмотрении 1-го типа. К такому типу относятся, например, диаграмма состояния олово – свинец (рис. 6.49)/

Кривые Т_SnЕ и Т_PbЕ (линии ликвидуса) изображают состав расплавов, которые находятся в равновесии с твердыми растворами.

Кривая Т_SnDЕТ_PbС (линия солидуса) указывает состав твердых растворов, которые находятся в равновесии с соответствующими расплавами.

Область Т_SnDF соответствует твердому раствору a (раствор компонента Pb в Sn), а область Т_PbCG – твердому раствору b (раствор компонента Sn в Pb).

Кривые DF и CG указывают составы двух равновесных твердых растворов.

Рассмотрим процесс охлаждения расплава состава у₀, который на рис. 6.4 отражается фигуративной точкой М. В интервале температур от Т_а до Т_Е имеем двухфазные одновариантные системы (S = 3 – 2 = 1).

Рис. 6.49. Диаграмма плавкости системы олово – свинец

Например, в фигуративной точке b₀ в равновесии находятся расплав состава у₁ (точка b₁) и твердый раствор b состава у₂ (точка b₂). При температуре Т_Е в фигуративной точке d₀ в равновесии находятся твердый раствор b состава у_С (точка С) и расплав состава у_Е (точка Е), из которого начинается и при охлаждении продолжается кристаллизация эвтектической смеси из двух твердых растворов a и b, состава у_D и у_С (точка D и точка С).

Число степеней свободы в фигуративной точке d₀ равно нулю (S = 3 – 3 = 0) и поэтому все условия (температура и состав трех фаз) остаются постоянными, пока в равновесии находятся три фазы. После расплава остаются два равновесных твердых раствора (a и b) и температура понижается (S = 3 – 2 = 1). При Т_е фигуративной точке е₀ соответствует равновесие твердого раствора a (точка е₁) и твердого раствора b (точка е₂). Путь кристаллизации изображается кривой Ма₀b₁E.

Диаграмма плавкости систем, образующих химические

Соединения

Компоненты бинарных систем, взаимодействуя друг с другом, часто образуют химические соединения, обладающие определенной точкой плавления, которая отличается от температур плавления компонентов.

Если компоненты А и В могут образовывать твердое химическое соединение состава А_mB_n, плавящееся без разложения, т.е. конгруэнтно (подобно чистому веществу), то на диаграмме состояния (рис. 6.50) кривая ликвидуса образует максимум (точка С), когда состав кристаллической фазы совпадает с составом жидкой фазы (А_mB_n) или просто АВ. По обе стороны от точки С находятся эвтектики Е и Е₁.

Рис. 6.50. Диаграмма плавкости систем, образующих химические

соединения

Выше кривой ликвидуса лежит область расплава (жидкость), а ниже находятся следующие области:

I – гетерогенная область равновесия расплава и крист. А;

II – гетерогенная область равновесия расплава и крист. A_mB_n;

III – гетерогенная область равновесия расплава и крист. A_mB_n;

IV – гетерогенная область равновесия расплава и кристаллов В;

VII

VIII

Точка С называется дистектикой (т.е. трудноплавящийся). В точке С система двухфазная однокомпонентная, т.е. S = 0.

Кристаллизация соединения A_mB_n по обе стороны от прямой СС^/ происходит в неодинаковых условиях. Слева молекулы соединения АВ находятся в сочетании с А, а справа – с молекулами вещества В. Скачок условий кристаллизации отражается в том, что СЕ и СЕ₁ имеют разные наклоны, кривые СЕ и СЕ ₁ пересекаются в точке С, которая называется сингулярной, а вещества состава A_mB_n – дальтонидами.

В отличие от дальтонидов, обладающих постоянным химическим составом, в некоторых твердых смесях могут возникнуть химические соединения переменного состава, которые называются бертоллидами.

В системе может образоваться не одно химическое соединение, а несколько. Тогда на кривой ликвидуса будет не один max, а несколько.

В_тв + Ж

Т_В

Т_С

Рис. 6.51. Диаграмма плавкости для веществ, образующих

химические соединения в твердой фазе

Для веществ, образующих химические соединения в твердой фазе, которая плавится неконгруэнтно (инконгруэнтно), т.е. с разложением, диаграмма состояния будет выглядеть так:

Из рис. 6.51 следует, что при образовании химического соединения, плавящегося неконгруэнтно, максимум, отвечающий температуре плавления этого соединения (точка F), не реализуется и попадает в область, которая лежит под линией ликвидуса одного из компонентов (KCl). Такой максимум называется скрытым. Это связано с тем, что химическое соединение устойчиво только до температуры, отвечающей фигуративной точке D. При этой температуре химическое соединение распадается на жидкий расплав (фигуративная точка С) и кристаллы KCl. Точка С называется переходной или перитектической точкой.

Таким образом, неконгруэнтно плавящееся соединение АВ будет устойчиво только при Т< Т_С.

Т_С также называется переходной или перитектической температурой, а расплав состава АВ – перитектическим расплавом.

В эвтектической точке Е одновременно выпадают две твердые фазы, а в перитектической точке одна фаза выпадает, а другая растворяется.

Если компоненты А и В образуют несколько химических соединений, плавящихся неконгруэнтно, то на диаграмме плавкости каждому химическому соединению будет отвечать свой скрытый максимум.

⇐ Предыдущая 43 44 45 46 474849 50 51 52 Следующая ⇒