13) Диаграмма состояния для сплавов, образующих механические смеси из чистых компонентов.

Оба компонента в жидком состоянии неограниченно растворимы, а в твердом состоянии нерастворимы и не образуют химических соединений.

Компоненты: вещества А и В(k=2).

Фазы: жидкость L, кристаллы A и кристаллы B(Максимальное значение f=3).

Общий вид диаграммы состояния показан на рисунке. Линия ACB является линией ликвидус(начало кристаллизации), линия DCT – линией солидус(конец кристаллизиции). На линии АС начинают(при охлаждении) выделятся кристаллы Аб а на линии СВ – кристаллы В. На линии DCT из жидкости концентрации C одновременно выделяются кристаллы А и В. Если взять какой-нибудь сплав, например сплав I, то кривая охлаждения для него будет иметь вид, показанный на рисунке 93. На этой кривой участок 0-1 соответствует охлаждению жидкого сплава, участок 1-2 – выделению кристаллов А, участок 2-2’ – совместному выделению кристаллов А и В и участок 2’-3 – охлаждению твердого тела. На рис 93 показано схематически строение сплава в разные моменты кристаллизации. Из жидкости(левый рисунок) выделяются кристаллы А, затем оставшаяся жидкость кристаллизуется с одновременным выделением кристаллов А и В. Правый крайний рисунок показывает структуру уже закристаллизовавшегося металла; видны первичные выделения кристаллов А и механическая смесь кристаллов А+В, которые кристаллизовались одновременно.

Механическая смесь двух(или более) видов кристаллов, одновременно кристаллизовавшихся из жидкости называется эвтектикой(т.к. легко плавящаяся).

Кривая охлаждения сплава эвтектической концентрации показана на рис 93б. На кривой охлаждения отрезок 0-2 соответствует охлаждению жидкого сплава, отрезок 2-2’ - кристаллизации эвтетики и 2’-3 – охлаждению закристаллизовавшегося сплава.

Кривая охлаждения заэвтектического сплава изображеа на рисунке 93в. На кривой охлаждения отрезок 0-1 соответствует охлаждению жидкости, отрезок 1-2 – выделению кристаллов В, 2-2’ – кристаллизация эвтектики и 2’-3 охлаждению закристаллизовавшегося сплава.

Отдельные моменты охлаждения сплава показаны на схемах структур на том же рисунке. В отличии от кристаллов А, которые на 93а изображались белыми, кристаллы В на 93в – черные.

На диаграмме состояний(92) показаны области существования различных фаз. Ниже эвтектической горизонтали DCE находятся 2 фазы – кристаллы А и В. Левее эвтектической концентрации из жидкости выделяются вначале кристаллы А, а затем эвтектика. Поэтому структурное состояние доэвтектического сплава можно обозначить через А+эвтектика(А+В) и заэвтектического — В+эвтектика(А+В), хотя и в том и другом случае в сплаве 2 фазы: А и В.

56) Сплавы на основе легкоплавких металлов

Легкоплавкие сплавы — это, как правило, эвтектические металлические сплавы, имеющие низкую температуру плавления, не превышающуютемпературу плавления олова. Для получения легкоплавких сплавов используются свинец, висмут, олово, кадмий, таллий, ртуть, индий, галлий и иногдацинк. За нижний предел температуры плавления всех известных легкоплавких сплавов принимается температура плавления амальгамы таллия (−61 °C), за верхний предел взята температура плавления чистого олова.

Сплавы щелочных металлов также способны к образованию легкоплавких эвтектик и могут быть отнесены к группе легкоплавких сплавов. Так сплавы системы натрий-калий-цезий имеют рекордно низкую температуру плавления: Советский сплав плавится при −78 °C. Однако, применение этих сплавов затруднено из-за их высокой химической активности.

Во всех областях применения легкоплавких сплавов главным востребованным свойством является заданная низкая температура плавления. Это свойство, в частности, используется для пайки микросхем, которые могут выйти из строя из-за перегрева при пайке обычными припоями. Кроме того, эти сплавы должны иметь определённую плотность, прочность на разрыв, химическая инертность, вакуумоплотность, теплопроводность. В настоящий момент основными областями применения легкоплавких сплавов являются:

• Производство и применение жидкометаллических теплоносителей в энергетике и машиностроении.

• Литейное дело (производство выплавляемых моделей).

• Системы раннего оповещения возгораний (датчики температуры, клапаны пожаротушения и др).

• Термометрия (рабочее тело для термометров различных типов).

• Вакуумная техника (уплотнения, паяные швы и др.).

• Микроэлектроника (припои, покрытия, датчики температуры, предохранители и др.)

• Медицина (фиксация костей, протезирование и др.)

• Использование в качестве расплавляемой металлической смазки.