Правило определения путей кристаллизации двухкомпонентных систем с ликвацией и полиморфными превращениями.

Область ликвации в₁в₃в₅ область полиморфных превращений (соединение Ав существует в трех полиморфных формах АВ, А’B’, А”B”). Состав точки а₁ при охлаждении расплава до t_B когда фигуративная точка в₂ достигает n на дальнейшей кривой в₁в₃в₅. исходная однородная жидкость разлагается на две жидкости, составы которых определяется концами канода в₂в₄. При дальнейшей понижении температуры состав жидкости изменяется по кривой ликвидуса в₅ Е. Путь изменения состава жидкой фазы для состава а₁ :

в₂ - в₁

а₁ – в₂ в₄ – в_{5 -} в₅ - Е

Состав а₂ соединения АВ имеет три полиморфные формы низкотемпературной АВ, стабильной до t₃ ,форму A’B’ с областью стабильного существования от t₃ до t₂ и высокотемпературной А”B” существующая выше t₂ .

Правило определения пути кристаллизации двухкомпонентной системы с образованием твердых растворов.

Выше кривой t_А в t_B находится однофазная область ненасыщенной жидкой фазы. Между кривыми ликвидуса и солюдуса t_А С₂ t_B двухфазная область жидкость твердого раствора между компонентом АВ обозначенного SАВ и ниже кривой солюдуса t_А С₂ t_B однофазная область твердого раствора SАВ. Путь изменения состава жидкой фазы а – в - в₂ твердая фаза с- с₂ – d.

Lecture № 20

Theme: Двухкомпонентные of system. Elements of a structure and rule of job with the diagrams of a condition двухкомпонентных of systems.

The diagrams двухкомпонентных of systems with эвтектикой without firm solutions and chemical connections with a stratification in a liquid phase with polymorphic transformations of components and education of firm solutions.

Figure. The diagram of a condition двухкомпонентной of system with эвтектикой.

In figure the type of the diagram of a condition двухкомпонентной of system А-В with эвтектикой (without binary chemical connections and firm solutions) is submitted. Let's consider a way кристаллизации расплава of structure and. Final phases кристаллизации of any binary structure in this system will be components And and In, and кристаллизация will come to an end at эвтектической to temperature, that is in a point эвтектике. At downturn to temperature from a point and up to in there will be only cooling расплава, at achievement of temperature ликвидуса tB a liquid phase (расплав) of structure In will appear sated in relation to a component And (in area tА, tе - Е) in balance with a liquid there are crystals And. The structure of a liquid phase will be will change thus on curve ликвидуса from a point in up to Е (system моловариантна). In a point Е the crystals And and In are simultaneously allocated, hence liquid of structure Е is sated in relation to both components. Thus, for structure of a point and way of change of structure of a liquid phase at cooling it is possible schematically to represent as follows:

Let's consider a way of change of structure of a firm phase at кристаллизации same расплава. The first crystals of a component And begin to be allocated at temperature from tB up to tе, the firm phase will consist only of crystals А. at кристаллизации эвтектической of a liquid structure of a firm phase begins to be enriched by a component В.

Rule of definition of ways кристаллизации in двухкомпонентных systems with chemical connections decomposed конгруэнтно and инконгруэнтно.

I n figure the diagram of a condition двухкомпонентной of system with individual chemical connection АВ плавящимся without decomposition (конгруэнтно) is given. According to a rule of definition of final phases кристаллизации all structures laying to the left from a vertical tАВ - АВ comes to an end to crystallize Е1, and laying in the right in a point Е2. As the connection АВ is individual chemical connection structure precisely adequate(precisely answering) to this connection completely закристаллизуется or расплавиться at constant tАВ.

In figure the diagram of a condition двухкомпонентной of system with chemical connection АВ плавящимся with decomposition (инконгруэнтно) is given. A characteristic point of this diagram is the invariant point n (point перитектики). Let's consider ways кристаллизации some расплавов in this system. Structure а1. At cooling structure а1 on a site а1 в1 there is a downturn of his(its) temperature. At temperature to the appropriate point в1 on a curve ликвидуса begins кристаллизация of a component In, and the structure of a liquid phase will change till a curve ликвидуса в1 n at simultaneous кристаллизации In. In a point перитектики n at constant tn there is перитектическая a reaction: as a result of which is allocated АВ. For the given initial structure расплава кристаллизация in a point перитектики will be finished can not, as final phases кристаллизации а1 is the connection And and АВ. The vertical of structure а1 d1 gets between points of structure of connections And and АВ, and the component And in products кристаллизации at перитектической to temperature is absent. Therefore in result перитектической of reaction a component In completely disappears, and the liquid remains. In the further structure of a liquid phase changes till a curve ликвидус Е with allocation of crystals АВ and at last in a point Е кристаллизация comes to an end with simultaneous allocation of final phases кристаллизации of crystals And and АВ. Below эвтектической of a point will occur at downturn of temperature only cooling of a mix of crystals And and АВ on a surface of structure с1d1. Thus way of change of a liquid phase at cooling расплава а1 can be represented as follows: а1 - в1 - n - Е

For structure а2: а2 - в2 - n.

For structure а3: а3 - в3 - n

Rule of definition of ways кристаллизации двухкомпонентных of systems with ликвацией and polymorphic transformations.

The area ликвации в1в3в5 area of polymorphic transformations (connection Ав exists in three polymorphic forms АВ, А'B ', And " B "). The structure of a point а1 at cooling расплава up to tB when a figurative point в2 reaches(achieves) n on the further curve в1в3в5. an initial homogeneous liquid is decomposed to two liquids, which structures is defined(determined) by the ends канода в2в4. At the further downturn of temperature the structure of a liquid changes till a curve ликвидуса в5 Е. A way of change of structure of a liquid phase for structure а1:

в₂ - в₁

а₁ – в₂ в₄ – в_{5 -} в₅ - Е

The structure а2 of connection АВ has three polymorphic forms низкотемпературной АВ, stable up to t3, form A'B ' with area of stable existence from t3 up to t2 and high-temperature And " B " existing above t2.

Rule of definition of a way кристаллизации двухкомпонентной of system with education of firm solutions.

Above curve tА in tB is single-phase area of the not sated liquid phase. Between curves ликвидуса and солюдуса tА С2 tB biphase area the liquid of a firm solution between a component АВ designated SАВ and is lower than a curve солюдуса tА С2 tB single-phase area of a firm solution SАВ. A way of change of structure of a liquid phase and - in - в2 a firm phase with с2 - d.

Лекция № 21 ФХС .

Тема :Диаграммы состояния двухкомпонентной системы с эвтектикой без твердых растворов и химических соединений

Для двухкомпонентных конденсированных систем, без учета давления как переменного параметра, правило фаз приобретает следующий вид:

F + n = 2 + 1 = 3

В инвариантной точке при F = 0 в равновесии будет находиться три фазы; при минимальном числе фаз n = 1 число степеней свободы равно двум. В качестве независимых переменных принимают температуру и концентрацию одного из компонентов

Диаграммы двухкомпонентных систем с эвтектикой без твердых растворов и химических соединений с расслоением в жидкой фазе с полиморфными превращениями компонентов и образованием твердых растворов.

Рисунок. Диаграмма состояния двухкомпонентной системы с эвтектикой.

На рисунке представлен тип диаграммы состояния двухкомпонентной системы А-В с эвтектикой (без бинарных химических соединений и твердых растворов). Рассмотрим путь кристаллизации расплава состава а. Конечными фазами кристаллизации любого бинарного состава в этой системе будут компоненты А и В , а кристаллизация будет заканчиваться при эвтектической температуре, то есть в точке эвтектике. При понижении температуры от точки а до в будет происходить только охлаждение расплава, при достижении температуры ликвидуса t_B жидкая фаза (расплав)состава В окажется насыщенным по отношению к компоненту А (в области t_А , t_е - Е) в равновесии с жидкостью находятся кристаллы А. Состав жидкой фазы будет изменяться при этом по кривой ликвидуса от точки в до Е (система моновариантна). В точке Е одновременно выделяются кристаллы А и В, следовательно жидкость состава Е насыщена по отношению к обоим компонентам.

Кристаллизация закончится в точке эвтектики.

Таким образом, для состава точки а путь изменения состава жидкой фазы при охлаждении можно схематически изобразить следующим образом:

Рассмотрим путь изменения состава твердой фазы при кристаллизации того же расплава. Первые кристаллы компонента А начинают выделяться при температуре от t_B до t_е , твердая фаза будет состоять только из кристаллов А. при кристаллизации эвтектической жидкости состав твердой фазы начинает обогащаться компонентом В и фигуративная точка, выражающая суммарный состав твердой фазы, будет смещаться от точки t_е направо по линии эвтектической температуры. Жидкость исчезнет в тот момонт, когда соотношение кристаллов А и В в твердой фазе станет равным их соотношению в исходном расплаве, то есть когда фигуративная точка достигнет точки с, лежащей на вертикали ad состава исходного расплава a. При дальнейшем понижении температуры будет происходить только охлаждение твердой смеси кристаллов А и В по линии cd.

Таким образом изменения состава твердой фазы можно схематически изобразить следующим образом: t_b → t_е→c→d.

Диарамма состояния двухкомпонентных систем позволяет определить не только температуры фазовых превращений и составы соответствующих фаз, но и относительное содержание при любой температуре.

Lecture № 21 ФХС.

Theme:Диаграммы of a condition двухкомпонентной of system with эвтектикой without firm solutions and chemical connections

For двухкомпонентных of the condensed systems, without the account of pressure as variable parameter, the rule of phases gets the following kind:

F + n = 2 + 1 = 3

In an invariant point at F = 0 in balance there will be three phases; at the minimal number of phases n = 1 number of degrees of freedom is equal to two. As independent variable accept temperature and concentration of one of components

The diagrams двухкомпонентных of systems with эвтектикой without firm solutions and chemical connections with a stratification in a liquid phase with polymorphic transformations of components and education of firm solutions.

Figure. The diagram of a condition двухкомпонентной of system with эвтектикой.

In figure the type of the diagram of a condition двухкомпонентной of system А-В with эвтектикой (without binary chemical connections and firm solutions) is submitted. Let's consider a way кристаллизации расплава of structure and. Final phases кристаллизации of any binary structure in this system will be components And and In, and кристаллизация will come to an end at эвтектической to temperature, that is in a point эвтектике. At downturn of temperature from a point and up to in there will be only cooling расплава, at achievement of temperature ликвидуса tB a liquid phase (расплав) of structure In will appear sated in relation to a component And (in area tА, tе - Е) in balance with a liquid there are crystals And. The structure of a liquid phase will change thus on curve ликвидуса from a point in up to Е (system моновариантна). In a point Е the crystals And and In are simultaneously allocated, hence liquid of structure Е is sated in relation to both components.

Кристаллизация will be finished in a point эвтектики.

Thus, for structure of a point and way of change of structure of a liquid phase at cooling it is possible schematically to represent as follows:

Let's consider a way of change of structure of a firm phase at кристаллизации same расплава. The first crystals of a component And begin to be allocated at temperature from tB up to tе, the firm phase will consist only of crystals А. at кристаллизации эвтектической of a liquid structure of a firm phase begins to be enriched by a component In and figurative point expressing total structure of a firm phase, will be displaced from a point tе to the right on a line эвтектической of temperature. The liquid will disappear in that момонт, when the parity(ratio) of crystals And and In in a firm phase becomes equal to their parity(ratio) in initial расплаве, that is when the figurative point will reach(achieve) a point with, laying on a vertical ad of structure initial расплава a. At the further downturn of temperature there will be only cooling of a firm mix of crystals And and In on a line cd.

Thus changes of structure of a firm phase can schematically be represented as follows: tb? tе? c? d.

Диарамма of a condition двухкомпонентных of systems allows to define(determine) not only temperature of phase transformations and structures of the appropriate phases, but also relative contents at any temperature.

Лекция № 22 ФХС .

Тема: Диаграмма состояния двухкомпонентной системы с расслоением в жидкой фазе(ликвацией), с полиморфными превращениями компонентов, с образованием твердых растворов.

Важным явлением, наблюдающимся в некоторых силикатных системах, является расслоение в жидкой фазе, то есть образование жидкостей, не смешивающихся друг с другом.

ж

Смеси составы которых лежат между точками F и G, при плавлении при температуре t_s дают две несмешивающиеся друг с другом жидкости составов F и G . По мере повышения температуры взаимная растворимость жидкостей растет, составы их сближаются и при некоторой температуре t_k расплав становится однородным. Если очерчена область существования несмешивающихся жидкостей, то для каждого состава исходной смеси и каждой температуры могут быть найдены составы жидких фаз и их количество. Так для смеси состава С при температуре t_c в равновесии будут находиться два расплава состава F₁ и G₁ . Количество каждого из них определяется по правилу рычага величинами отрезков конноды 1 и 11. Отрезок 1 пропорционален количеству расплава состава G_1, а отрезок 11- количеству расплава состава F₁.

У смесей, расслаивающихся в жидкой фазе в момент плавления или кристаллизации при температуре t_s, в равновесии находятся три фазы: две жидкости и кристаллы компонента В.

Двухкомпонентная система при трех фазах нонвариантна. Она не имеет степеней свободы. Ни температуру, ни состав фаз нельзя изменить без нарушения равновесия. Важнейшим следствием этого положения является постоянство температуры плавления смесей на всем участке образования несмешивающихся жидкостей. Кривая плавления на этом участке -горизонтальная прямая.

При полиморфных превращениях компонентов на диаграмме появляются дополнительные горизонтальные линии, которые разграничивают области устойчивости отдельных модификаций одного и того же вещества. Это наблюдается тогда, когда один из ком­понентов обладает двумя полиморфными модификациями. Здесь следует различать положение точек полиморфного превращения относительно температуры эвтектики t_E. Если температура превра­щения лежит выше эвтектической, то область устойчивости высо­котемпературной модификации А' будет лежать выше линии t₁t₂ (рис. 84, а). Высокотемпературная модификация устойчива только в присутствии жидкой фазы и превращается в низкотемператур­ную А" раньше, чем расплавы полностью затвердевают. Поэтому в

полностью закристаллизованных смесях в условном состоянии в присутствии кристаллов компонента В могут существовать только кристаллы А".

Если полиморфное превращение происходит ниже температуры эвтектической точки t_E (рис. 84, б), то на диаграмме появляются температурные

области, в пределах которых обе модификации А' и A" устойчивы в смесях со вторым компонентом В.