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 Т_кр. 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 Т_кр. 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.