fkx109

Твердые

растворы

замещения

Твердые

растворы

внедрения

Рис. 10.2 Твердые растворы замещения (а), внедрения (б)

При образовании твердых растворов замещения может наблюдаться неограниченная

растворимость одного компонента в другом. В

таких случаях при любом соотношении компоненты образуют общую кристаллическую решетку, и система состоит из одной твердой фазы (Ф = 1).

При образовании твердых растворов внедрения обычно имеет место ограниченная

растворимость компонентов друг в друге.

Действительно, по мере накопления внедряемых «чужих» атомов устойчивость решетки растворителя уменьшается, поэтому концентрация чужих атомов не может быть выше некоторого предела. Фазовый состав системы с ограниченной растворимостью после кристаллизации зависит от состава системы: это может быть одна фаза – твердый раствор на основе решетки одного из компонентов или две фазы: твердый раствор компонента А в В и

Вв А.

3.В некоторых случаях компоненты бинарных систем могут образовывать

химические соединения (кристаллогидраты;

двойные соли; интерметаллические соединения и т.п.). В отличии от твердых растворов кристаллы

T, K

а

TплА

A(Sb)

Определение

Эвтектические смеси

при которых система находится в виде одной жидкой фазы (Ф = 1).

∙каждая точка области II соответствует условиям, при которых система состоит из двух фаз: жидкого расплава (или раствора) и кристаллов вещества А.

∙каждая точка области III соответствует условиям, при которых система состоит из двух фаз: жидкой (насыщенного относительно В расплава или раствора) и кристаллов вещества В.

∙каждая точка области IV соответствует условиям, при которых система состоит из двух твердых фаз: кристаллов А и кристаллов В.

Раствор (расплав) двух компонентов А и В, который находится в равновесии с кристаллами вещества А, называется

раствором насыщенным относительно А.

Содержание вещества А в насыщенном растворе называется растворимостью А.

Согласно этим определениям точки, лежащие на линии аЕ (рис.10.3), показывают растворимость А в жидком В при различных температурах; точки, лежащие на линии вЕ характеризуют растворимость В в жидкости А.

Раствор (расплав) двух компонентов А и В, который может находиться в равновесии с кристаллами обоих компонентов, называет-

ся эвтектическим или жидкой эвтектикой

(рис.10.4).

Эвтектическая температура

При кристаллизации жидкой эвтектической смеси одновременно выделяются кристаллы обоих компонентов, причем соотношение между количествами выделяющихся кристаллов таково, что состав расплава остается неизменным. Поэтому процесс кристаллизации эвтектической жидкой смеси протекает при постоянной температуре, подобно кристаллизации расплава индивидуального вещества.

Температура кристаллизации жидкой эвтектики называется эвтектической температурой (или эвтектической точкой).

На диаграммах плавкости, описываемого типа, эвтектическим смесям, находящимся при температуре кристаллизации, соответствуют точки соприкосновения верхней и нижней кривых.

Пример

Охладительные смеси

* * *

эвтектической смеси, которая, как видно из диаграммы, состоит из 62 %(масс*) Pb и

38%(масс)Sb.

* * *

При наблюдении затвердевания бинарных систем под микроскопом можно видеть, что при кристаллизации расплава эвтектического состава образуется твердая двухфазная система, представляющая собой тонкую смесь мелких кристалликов двух типов.

При кристаллизации системы произвольного состава наблюдаются крупные кристаллы одного из компонентов, выделившиеся до затвердевания эвтектики, вкрапленные в тонкую смесь кристаллов, образовавшихся из жидкой эвтектики.

Твердые эвтектические смеси плавятся при постоянной температуре, которая может оказаться заметно ниже, чем Тпл чистых компонентов.

Это свойство эвтектических смесей определяет их практическое применение. Так водные растворы солей эвтектического состава используют для приготовления охладительных смесей. Смеси эти удобны тем, что они самопроизвольно поддерживают на постоянном уровне температуры, соответствующие их эвтектической точке, пока в системе остается нерастаявший лед и нерастворившаяся соль.