Сечения объемной диаграммы

Пример сечения объемной диаграммы показан на рис. Заштрихованные области у углов треугольника показывают кристаллизацию компонентов А, В и С соответственно. Линии полей диаграммы соответствуют поверхности раздела фаз. Незаштрихованная область – одна фаза, в данном случае – жидкая.

Для всех многокомпонентных диаграмм: в поле диаграммы первым кристаллизуется то вещество или компонент системы, содержание которого больше («хозяин поля»).

Применение правила рычага для трехкомпонентных систем

Выбрать точку на диаграмме.

От «хозяина поля» провести ноду или луч через заданную точку.

Точка пересечения с линией поля диаграммы покажет состав жидкой фазы. Пока идет кристаллизация «хозяина поля» соотношение концентраций двух других компонентов будет оставаться величиной постоянной.

Правило рычага:

Применение правила рычага

; .

При продолжении процесса кристаллизации компонентов А и В сечение диаграммы будет иметь вид показанный на следующем рисунке:

Точка Е представляет двойную эвтектику для компонентов А и В. В такой ситуации вещества А и В кристаллизуются совместно, а вещество С – отдельно.

Здесь показаны две жидких фазы различного состава. В поле AKB жидкая фаза состава K находится в равновесии с кристаллами компонентов А и В. На линии AK кристаллы компонента А находятся в равновесии с жидкостью состава K. На линии ВK кристаллы компонента В находятся в равновесии с жидкостью состава K. Применение правила рычага позволяет определить относительное содержание жидкой фазы и кристаллов компонентов А и В. В данном случае луч или ноду через заданную фигуративную точку следует проводить от точки K.

; ; ;

Данная диаграмма является продолжением предыдущей и показывает развитие процесса кристаллизации.

На рисунке показано образование тройной эвтектики и окончательная кристаллизация системы.

Проекция нескольких сечений

Проекцию объемной диаграммы делают на плоскость основания призмы, т.е. на плоскость концентрационного треугольника, с помощью которого определяется состав системы. При этом в его вершины проектируются все точки, соответствующие фазовым превращениям индивидуальных компонентов, например, точки плавления, численные значения которых указываются при вершинах.

На стороны треугольника проектируются все геометрические элементы бинарных систем, расположенных на гранях призмы (линии ликвидус, солидус, точки, отвечающие составу химических соединений, точки двойных эвтектик и перитектик и т.д.). На этих линиях стрелками указывают направление падения температуры, а числами – температуры, отвечающие точкам двойных эвтектик.

На внутреннюю плоскость треугольника проектируются все геометрические элементы диаграммы состояния трехкомпонентной системы: поверхности ликвидус, линии их пересечения (линии двойных эвтектик, реакционные линии), тройные химические соединения, точки тройных эвтектик и перитектик и т.д.

На проекциях всех линий стрелками также указывают направление падения температуры, а числами – температуры, соответствующие точкам безвариантных равновесий в системе и точкам плавления химических соединений.

Для изображения на плоскости температурного рельефа диаграммы используется метод, аналогичный применяемому в топографии для изображения рельефа местности на картах. C этой целью выполняют сечения объемной диаграммы изотермическими плоскостями, параллельными плоскости основания призмы, а затем на плоскость основания проектируют линии пересечения – изотермы, указывая на каждой из них соответствующую ей температуру.

Плоская диаграмма позволяет определять многие свойства системы с заданным сочетанием трех компонентов и изменение этих свойств при изменении исходного состава системы и температуры. С ее помощью можно определить, какова растворимость компонентов в жидком и твердом состоянии, образуются ли между ними химические соединения, меняются ли кристаллические модификации твердых фаз, как меняется состав и относительное количество фаз при изменении температуры, каков состав самой тугоплавкой или легкоплавкой системы, можно воссоздать вид кривой охлаждения системы заданного исходного, состава и т.д.

Разумеется, многообразие сочетаний различных свойств в трехкомпонентных системах создает значительно большие трудности при построении и чтении диаграмм их состояния по сравнению с бинарными системами, поэтому здесь рассмотрены типовые диаграммы или диаграммы состояния простейших реальных систем.