20

Классификация дс двойных систем

В зависимости от характера взаимодействия различают разные типы ДС. Классификация этих типов важна, прежде всего, для установления общих связей между различными ДС и обоснования их эволюции при изменении физ-хим свойств компонентов. Для начинающих изучать двойные системы важными вопросами являются, во-первых, деление ДС на различные группы, и, во-вторых, последовательность их рассмотрения.

В основу классификации можно положить признак образования тех или иных фаз в твердом состоянии.

Все твердые фазы, образующиеся в металлических сплавах, можно разделить на граничные твердые растворы (т.е. растворы на основе компонентов) и промежуточные фазы (фазы, располагающиеся на ДС между граничными твердыми растворами).

К промежуточным фазам относятся химические соединения и твердые растворы на их основе, а также растворы на основе не существующих при данной температуре полиморфных модификаций компонентов, образовавшиеся в результате полиморфного превращения.

По этому признаку ДС можно разделить на следующие большие группы:

1. С непрерывными (т.е. от А до В) рядами твердых растворов;

2. С граничными твердыми растворами (т.е. с различными смесями кристаллов);

3. С различными промежуточными фазами.

Возможна также классификация по типу нонвариантного равновесия, наблюдаемого в ряде сплавов. Согласно правилу фаз для сплавов двойных систем нонвариантное состояние – это трехфазное равновесие. Любое такое состояние характеризуется постоянством температуры и неизменностью количества и состава фаз в состоянии равновесия.

В двойных конденсированных системах часто встречаются следующие нонвариантные равновесия с участием жидкой фазы:

1. Эвтектическое Ж   +;

2. Перитектическое Ж +  ;

3. Монотектическое Ж^’ Ж^”+,

Где , ,  - граничные твердые растворы или промежуточные фазы.

В твердом состоянии тоже возможны различные нонвариантные равновесия: эвтектоидное, перитектоидное, монотектоидное (^’ ^” + ).

Монотектоидное равновесие напоминает эвтектоидное, но отличается от него тем, что ^’ и ^”-фазы имеют одинаковую кристаллическую решетку и при температурах выше некоторой (критической) они принимают одинаковый химический состав.

Темп кристаллизации сплавов

Темп (или интенсивность) кристаллизации характеризует увеличение в сплаве количества кристаллов при понижении температуры dm/dt, где m – масса выпадающих кристаллов и t – температура.

Темп кристаллизации не следует путать со скоростью кристаллизации во времени dm/d , где  - продолжительность кристаллизации.

Рассмотрим это на примере кристаллизации трех сплавов одной системы.

Например, в сплаве Х при температуре t₁ закристаллизуется примерно 75% (а₁а₂/аа₂), в сплаве Y при t₂ – около 50% (b₁b₂/bb₂) и в сплаве Z при температуре t₃ – около 30% (с₁с₂/сс₂).в этом примере температуры отвечают серединам интервала кристаллизации. Таким образов, Сплавы X, Y, Z в рассматриваемые моменты кристаллизации имеют различный темп кристаллизации.

Из правила рычага следует, что темп кристаллизации сплава Х в верхней половине интервала превышает темп кристаллизации Y в средней части, а темп кристаллизации сплава Y превышает темп сплава Z (рис. 9а)

Рис.9

Темп кристаллизации объясняет, почему на кривых охлаждения разных сплавов неодинаково четко выявляются различные критические точки (рис. 9в).

При прочих равных условиях ( одинаковые массы и скорости охлаждения сплавов, близкие значения скрытой теплоты кристаллизации..) у сплавов с высоким темпом кристаллизации в начальные моменты затвердевания более четко выявляется верхняя критическая точка, отвечающая температуре ликвидуса, и наоборот, практически не выявляется линия солидуса. У сплавов темп кристаллизации которых велик в конечный момент кристаллизации хорошо выявляется именно точка солидуса, а верхняя выделяется значительно меньше. Наконец, у сплавов с приблизительно постоянным темпом кристаллизации (сплав Y) обе критические точки выявляются почти одинаково.