3.3.2.6. Диаграмма состояния двухкомпонентной конденсированной системы с твердым раствором и полиморфным превращением

Компоненты диаграммы (рис. 32) неограниченно растворимы в жидком состоянии и ограниченно в твердом. Химических соединений они не образуют.

Компонент А кристаллизуется из расплава при температуре Т_А, а затем при охлаждении системы испытывает полиморфное превращение, в результате которого одна кристаллическая модификация этого компонента превращается в другую. Этот процесс протекает при температуре  . Высокотемпературная модификация компонента А образует твердый раствор α₁, а низкотемпературная твердый раствор α₂. Область существования этих растворов ограничена: в растворе α₁ доля компонента В составляет от 0 до 15 %, а в растворе α₂ от 0 до 30 %. Изменение кристаллической модификации компонента В также приводит к изменению состава твердого раствора β.

Т рехфазные безвариантные равновесия на изотермах диаграммы в соответствии с треугольниками Таммана выражаются следующими уравнениями: при 450°С: ; при 350 °С в точке эвтектики: ; при 200°С: .

Рис. 33. Диаграмма состояния двухкомпонентной конденсированной системы с полиморфными превращениями компонентов и с неограниченной взаимной растворимостью в твердой фазе.

В системе (рис. 33) испытывают полиморфное превращение оба компонента. Компонент А этой системы кристаллизуется при температуре Т_А и меняет кристаллическую модификацию при 150°С (точка )- У компонента В, кристаллизующегося при температуре 650°С (Т_В), модификация меняется при . Компоненты проявляют неограниченную взаимную растворимость в твердой фазе, образуя твердый раствор γ.

Высокотемпературные модификации этих компонентов образуют твердые растворы α и β. В областях диаграммы «γ + α» и «γ + β» происходит постепенное превращение твердого раствора одного типа в твердый раствор другого. На изотерме диаграммы при 250°С кристаллизуется эвтектика: , а при 470 °С протекает перитектическая фазовая реакция: . Продолжительность температурных остановок на кривых охлаждения систем можно определить, руководствуясь треугольниками Таммана, изображенными на изотермах диаграммы.

3.3.2.7. Диаграмма состояния двухкомпонентной конденсированной системы с одним химическим соединением, плавящимся без разложения (конгруэнтно)

В системе растворимость компонентов в жидком состоянии не ограничена, а состав всех твердых фаз постоянен. Компоненты образуют между собой одно химическое соединение, плавящееся без разложения (конгруэнтно) при температуре T_s = 675 °С. На диаграмме имеются три вертикальные линии. Две из них соответствуют постоянному составу чистых компонентов, а третья, линия S, - химическому соединению, образованному по реакции . Появление дополнительного уравнения в системе, состоящей из двух компонентов А и В, образующих химическое соединение, приводит к уменьшению на единицу числа степеней сво­боды системы на линии этого соединения. Это означает, что в любой точке на линии S число степеней свободы . Поэтому химическому соединению на диаграмме соответствует вертикальная линия, отвечающая его постоянному стехиометрическому составу; оно может быть представлено одной фазой, твердой или жидкой, и меняться может только температура этих фаз.

В точках плавления или полиморфных превращений химического соединения, в которых оно представлено двумя фазами, по правилу фаз S = 2 - 2 = 0 и система становится безвариантной: состав фаз одинаков, а температура постоянна. Линия химического соединения S разделяет систему из компонентов А и В на две простейших подсистемы AS и SB, каждая из которых подобна системе, изображенной на рис. 24. Если фигуративная точка системы АВ расположена в подсистеме AS, то кристаллизация жидкой фазы начинается на линии T_A-E₁-T_S, a заканчивается при температуре, соответствующей точке двойной эвтектики E₁. Если же фигуративная точка системы располагается в правой подсистеме SB, кристаллизация расплава начинается на линии T_S-E₂-T_B и заканчивается при температуре, соответствующей второй точке двойной эвтектики Е₂. Эта точка отвечает составу системы с наименьшей температурой кристаллизации, а самым тугоплавким является химическое соединение. При кристаллизации химическое соединение ведет себя как чистое вещество, и его кривая охлаждения выглядит аналогично как для компонента А или В.