1.2.2. Диаграмма плавкости двухкомпонентных систем при
неограниченной растворимости компонентов в жидком и твердом
состоянии, компоненты не образуют химических соединений
Характерные кривые охлаждения для данной системы и пример диаграммы представлены на рис. 4.3. Кривые охлаждения для чистых компонентов имеют обычный вид, а на кривой охлаждения любого промежуточного состава при начале кристаллизации появляется перегиб вследствие замедления охлаждения за счет выделения теплоты кристаллизации, а после окончания кристаллизации вследствие прекращения тепловыделения на кривой охлаждения появляется второй излом (кривая охлаждения для состава М). Выше линии ликвидуса ТАLTB находится область, соответствующая жидкофазному гомогенному состоянию системы. Ниже линии солидуса ТАSTB расположена область существования твердого раствора. Между линиями солидуса и ликвидуса находится область равновесного сосуществования жидких и твердых растворов. В этом случае при кристаллизации в системе не происходит образование эвтектической смеси.
Рассмотрим процесс кристаллизации расплава, обозначенного на диаграмме точкой М. При охлаждении до температуры Т1 система остается в жидком состоянии. При температуре T1 из расплава состава m выпадают кристаллы твердого раствора, имеющего состав, характеризуемый точкой n (точка пересечения изотермы с линией солидуса). Состав образующихся кристаллов отличается от состава жидкой фазы, из которой они образуются. В твердый раствор в большей степени переходит более тугоплавкий компонент (в данном случае – это компонент В). По мере понижения температуры от Т1 до Т2 состав расплава изменяется по линии ликвидуса от точки m до точки k, а состав кристаллов твердого раствора, находящихся в равновесии с расплавом (жидкостью), будет изменяться по линии солидуса от точки n до точки l.
а б
Рис. 4.3. Диаграмма плавкости для систем при неограниченной растворимости компонентов в жидком и твердом состоянии
Последние капли жидкости будут при Т2 иметь состав, характеризуемый точкой k. Дальнейшее понижение температуры системы, характеризуемой точкой М, не будет сопровождаться изменениями фазового состава. То обстоятельство, что во всем интервале температур ТА ÷ ТВ состав сосуществующих твердой и жидкой фаз отличаются друг от друга, позволяет осуществлять дробную кристаллизацию. Повторение такой кристаллизации, то есть операций расплавления и последующего отделения кристаллизующихся растворов позволяет выделять один из компонентов в более чистом состоянии.
1.2.3. Диаграмма плавкости двухкомпонентных систем с устойчивым
химическим соединением при неограниченной растворимости
компонентов в жидком состоянии и отсутствии растворимости
в твердом состоянии
Если компоненты А и В могут образовать устойчивое твердое химическое соединение AxBy, которое способно плавиться без разложения, то такие соединения называются конгруэнтно плавящимися. В этом случае на диаграмме плавкости такой системы (рис. 4.4) на кривой ликвидуса появляется максимум, который называется сингулярной точкой (точка С рис. 4.4).
Рис. 4.4. Диаграмма плавкости с конгруэнтно плавящимся