Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Диаграмма состояния системы с эвтектикой
Наиболее простыми являются диаграммы состояния систем, в которых компоненты неограниченно смешиваются в жидком состоянии, совершенно не смешиваются в твердом, химически не взаимодействуют друг с другом и не образуют твердых растворов. Образование таких диаграмм наблюдается, как правило, в том случае, когда компоненты А и В имеют разные типы кристаллических решеток и различные размеры радиусов частиц решетки, или при наличии одинакового типа решетки резко различных радиусов частиц. Диаграмма состояния системы с простой эвтектикой для компонентов А и В схематически представлена на рис.3.7. Любую фазовую диаграмму следует разбирать по следующему плану: 1. Описать все поля, все характерные линии и точки. 2. Построить кривую охлаждения из точки заданного состава. 3. Для каждого участка кривой охлаждения применить правило фаз Гиббса. 4. Определить состав всех соединений и записать их формулы. 5. Применить правило рычага к указанной точке.
Рис.3.7. Диаграмма состояния системы с эвтектикой.
Эвтектика – механическая мелкозернистая смесь кристаллов двух компонентов, обладающая самой низкой температурой кристаллизации. Механическая смесь кристаллов компонентов А и В, которая одновременно кристаллизуется при температуре ТЕ – твердая эвтектика . Твердая эвтектика состоит из равномерно распределенных мельчайших кристаллов обоих компонентов, что обуславливает ряд ценных механических свойств эвтектических сплавов. Точка Е пересечения кривых ТАЕ и ЕТВ показывает температуру и состав расплава, который одновременно находится в равновесии с кристаллами компонента А и компонента В – точка эвтектики. Расплав, состав которого соответствует точке Е – эвтектический расплав . На линии эвтектики FЕG в равновесии находятся три фазы: · расплав состава точки Е ( ); · кристаллы компонента А; · кристаллы компонента В. По достижении температуры эвтектики ( ТЕ ) наступает эвтектическая реакция – из расплава выделяются кристаллы обоих компонентов: Линия, показывающая изменение состава жидкой фазы от начала процесса охлаждения расплава до его полной кристаллизации – путь кристаллизации (кривая Mаb1E ). Рассмотрим процесс охлаждения расплава, заданного точкой М.
Таблица 3.1 Результат рассмотрения процесса охлаждения расплава из точки М
Продолжение таблицы 3.1
Определение количественных соотношений между фазами. Правило рычага Фигуративная точка – любая точка на диаграмме, характеризующая температуру и состав системы. Коннода (нода) – соединительная линия двух сопряженных точек (изотерма). Изоплета – линия постоянного состава. Количественные соотношения между массами фаз гетерогенной системы находят с помощью правила рычага. Рассмотрим систему, изображенную на рис.3.8. Рис.3.8. Фазовая диаграмма с эвтектикой для определения содержания компонентов по правилу рычага.
Точка К – ненасыщенный расплав состава g0. Точка Р0, состава g0, отражает валовый (общий) состав. Точки Р1 состава g1 и Р2 состава g2 отражают состав жидкой и твердой фаз соответственно (сопряженные точки). Р0=Р1+Р2 (3.13) Составим материальный баланс по компоненту В. g0 – процентное содержание компонента В в системе; g1 – процентное содержание компонента В в жидкой фазе; g2 – процентное содержание компонента В в твердой фазе. Материальный баланс компонента В можно описать уравнением: , (3.14) отсюда: (3.15) Уравнение (3.15) называется правилом рычага.
Правило рычага: отношение масс жидкой и твердой фазы обратно пропорционально отношению отрезков, на которые делит данная фигуративная точка конноду (ноду). При изотермическом изменении валового состава от точки Р0 до точки составы равновесных фаз не меняются и определяются теми же точками Р1 и Р2, происходит относительное изменение масс жидкой и твердой фаз, которые вычисляют по правилу рычага. В нашем примере (рис. 3.8) масса расплава уменьшается, а масса кристаллов компонента В увеличивается. Продолжительность температурной остановки на кривых охлаждения тем больше, чем ближе состав исходного расплава к составу эвтектики.
Химические соединения
Твердое химическое соединение постоянного состава – однофазная система, имеющая одну кристаллическую решетку, в которой частицы компонентов правильно чередуются и соотношение между компонентами в кристаллической решетке одно и то же.
При образовании химического соединения: · соотношение чисел атомов (молекул) соответствует стехиометрическим коэффициентам в его химической формуле (в общем виде химическое соединение двух элементов, например, металлов можно обозначить ); · образуется специфическая (отличная от элементов, составляющих химическое соединение) кристаллическая решетка с упорядоченным расположением в ней атомов или молекул компонентов. Химическое соединение характеризуется определенной температурой плавления (диссоциации). Так как химическое соединение характеризуется определенным соотношением компонентов, то это отражается на диаграмме вертикальной линией, пересекающей ось абсцисс в точке, соответствующей данному соотношению компонентов в химическом соединении. Химическое соединение устойчиво, если его можно нагреть без разложения до плавления – конгруэнтно плавящееся химическое соединение, и неустойчиво, если при нагревании оно разлагается – инконгруэнтно плавящееся химическое соединение. В зависимости от этого различают два типа диаграмм. Кроме того, возможно образование нескольких химических соединений между двумя компонентами.
Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-08-31; Просмотров: 1927; Нарушение авторского права страницы