Фазовые равновесия в двухкомпонентных конденсированных системах

1.

2.

Система-любой изучаемый объект. Совокупность
фаз в равновесном состоянии. Система является
гомогенной, если состоит из одной фазы. Системы
многофазные-гетерогенные. Системы бывают
однокомпонентные и многокомпонентные.
Компоненты ‒ вещества, образующие систему; ими
бывают простые вещества (химические элементы) и
образуемые при их взаимодействии сложные
вещества (химические соединения, промежуточные
фазы и пр.). Сплав, как система, может состоять из
множества компонентов (веществ).
2

3.

Фаза ‒ однородная (гомогенная) часть системы,
характеризующаяся одинаковым химическим
составом, строением, агрегатным состоянием,
свойствами и отделенная от других частей
системы поверхностью раздела, при переходе
через которую химический состав и структура
резко меняются.
3

4.

Диаграмма состояния ‒ графическое описание фазового
состава любого сплава изучаемой системы в зависимости
от концентрации компонентов и температуры.
Диаграмма состояния строиться в координатных осях,
по которым откладывают температуру и массовую
(мольную) долю компонентов.
Геометрические образы диаграммы ‒ точки, линии (если
система одно ‒ или двухкомпонентная), а также
поверхности и объемы (для многокомпонентных систем)
являются геометрическим местом критических температур
и позволяет определять химическую природу, состав и
границы существования равновесных фаз.
4

5.

Диаграмма плавкости − диаграмма состояния в
координатах «Т − состав» для равновесия «ж − тв».
Внутри диаграммы плавкости в каждой точке (за
исключением некоторых) находятся два компонента
Основные элементы строения бинарных диаграмм
плавкости:
координатные оси, вертикали составов, изотермы,
кривые ликвидуса и солидуса, особые точки (точки
составов химических соединений, точки эвтектики и
перитектики), изотермы полиморфных превращений
5

6.

Концентрационная шкала может быть различной:
мольные или массовые доли, мольное или массовое
содержание (в %)
Цифры на оси абсцисс указывают содержание какоголибо одного компонента
6

7.

Левая ось концентраций соответствует чистому
компоненту А (или 1-й компонент системы), а правая −
чистому компоненту В (или 2-й компонент системы)
Все поле диаграммы разделяется на ряд областей,
соответствующих равновесному существованию
определенных фаз
7

8.

На диаграмме плавкости есть равновесные линии солидуса
и ликвидуса, которые разделяют ее на несколько областей
существования фаз. Между линиями ликвидуса и солидуса
находится область равновесного существования жидких и
твердых растворов
8

9.

Линия ликвидуса − графическая зависимость температуры,
находящихся в равновесии фаз от состава жидкой фазы
T=f(NBж). Выше этой линии существует только жидкая фаза.
Точки кривых ликвидуса показывают температуру начала
кристаллизации расплава при его охлаждении
Линия солидуса − графическая зависимость температуры
находящихся в равновесии фаз от состава твердой фазы
T=f(NBтв). Ниже этой линии жидкая фаза существовать не
может. Точки на кривых солидуса показывают температуру
конца кристаллизации при охлаждении расплава
9

10.

11.

При кристаллизации двухкомпонентных растворов
возможно образование механической смеси кристаллов
чистых компонентов, когда твердые вещества не
растворимы друг в друге, а также возможно образование
смешанных кристаллов или твердых растворов
Твердые растворы - однофазные системы переменного
состава, состоящие из двух или более компонентов.
Различают твердые растворы внедрения и замещения
11

12.

В твердых растворах внедрения частицы (атомы,
молекулы и ионы) одного компонента размещаются
между узлами кристаллической решетки другого
компонента. Они получаются при растворении в
металлах неметаллов – бора, углерода, водорода, азота
12

13.

В твердых растворах замещения частицы (атомы или
ионы) одного компонента замещают в узлах
кристаллической решетки частицы другого компонента
(изоморфизм). Число атомов в решетке сохраняется, но
изменяется ее объем и плотность
13

14.

раствор внедрения раствор замещения
14

15.

Смешанные твердые растворы (смешанные
кристаллы) – это фазы переменного состава,
отличающиеся от чистых веществ тем, что ячейки
кристаллических решеток в твердых растворах
неодинаковы.
15