1.4.8 Упорядочение твердых растворов
В твердом растворе распределение атомов в узлах кристаллической решетки статистически беспорядочно. Однако во многих случаях при понижении температуры происходит возникновение упорядоченной структуры и атомы каждого вида распределяются в совершенно определенных узлах и это распределение имеет свою периодичность. Такой случай называется упорядочением твердых растворов (рис. 12).
|
Рис. 12. Диаграмма состояния двухкомпонентной системы с твердыми растворами, которые при понижении температуры претерпевают упорядочение. Пояснения см. в тексте. |
Выше мы упоминали случай системы Cu-Au, в которой образуются упорядоченные фазы CuAu и Cu3Au, в связи с фазовыми переходами II рода («порядок-беспорядок»).
1.4.9 Полная несмешиваемость в жидком и в твердом состояниях
Этот случай нам известен из попыток смешения в системах типа «масло – вода». Оба вещества не смешиваются ни в жидком, ни в твердом состояниях, их кристаллизация происходит независимо друг от друга.
1.4.10 Системы с расслаиванием в жидком состоянии. Стабильное и
метастабильное расслаивание
Эти системы интересны тем, что при высоких температурах жидкие смеси однородны, но с понижением температуры однородная жидкость распадается на два состава. Обычно они отличаются по плотности и образуют слои (отсюда термин «расслаивание»).
|
Рис. 13. Диаграмма состояния двухкомпонентной системы с расслаиванием в жидком состоянии. Пояснения см. в тексте. |
На рис. 13 показано, что ниже так называемой критической температуры расслаивания Ткр. жидкость при каждой температуре распадается на два состава, например а1 и b1. Сами составы с понижением температуры буду меняться, раздвигаясь, вычерчивая «купол расслаивания»11. Линия, соединяющая составы сосуществующих жидких фаз, называется «конодой» (здесь это линия a1-b1) . Составы внутри купола всегда двухфазны. Это явление легко наблюдать визуально по появлению опалесценции, по помутнению или непрозрачности раствора.
С понижением температуры меняются характеристики межмолекулярного взаимодействия и жидкость снова может становиться однородной (нижняя часть рисунка).
Расслаивающиеся системы очень широко распространены в материаловедении стекла. Если критическая температура находится выше линии ликвидуса, стеклующаяся жидкость изначально двухфазна. Такие составы образуют молочные стекла.
Если Ткр. находится ниже температуры ликвидуса, то такой случай называется метастабильным фазовым разделением «жидкость-жидкость» или метастабильной ликвацией. Этот случай чрезвычайно важен, поскольку составы очень многих практически важных стекол находятся либо в области, близкой к области метастабильной ликвации, либо попадают в неё. Явление ликвации используется в современных специальных технологиях (получение «кварцоидов»).
Известным из школьного курса примером расслаивающихся жидкостей служит система фенол- вода.