Фазовое равновесие многокомпонентных систем. Построение диаграммы фазового состояния, страница 4

Рассмотрим ход кристаллизации расплава для кривой охлаждения 5.

Эта кривая построена для точки С. В этой точке происходит перитектическая реакция, и охлаждение приостанавливается (горизонтальный участок на кривой охлаждения), пока не исчезнет вся жидкость и не образуется АВ₄ (наряду с избытком АВ₃). В перитектичекой точке, также как и в эвтектической в равновесии находятся расплав и две твёрдые фазы. Однако процессы при охлаждении трёхфазной системы существенно различаются. В эвтектической точке одновременно выпадают две твёрдые фазы, а в перитектичекой точке одна твёрдая фаза выпадает, а другая растворяется. Аналогичный процесс происходит и для перитектического расплава в точке D (кривая охлаждения 7), где образуется вещество AB₃.

Рассмотрим ход кристаллизации расплава для кривой охлаждения 6

Пока фигуративная точка 6’ находится в гомогенной области (над линией ликвидуса), никакие фазовые превращения не происходят, в системе имеет место дивариантное равновесие (С = 1 + 2 – 1 = 2), можно менять и температуру, и соотношение компонентов без изменения числа фаз. При охлаждении расплава состава 6’ в точке с₁, находящейся на линии ликвидуса СD, начнётся выделение кристаллов АВ₃. В интервале температур с₁ и с₂ система является двухфазной и одновариантной: С = 1+2-2=0.

В точке с₂ при температуре 1193 К начинается и продолжается кристаллизация соединения АВ₄, состав которого соответствует точке D’. При этом в равновесии находятся три фазы: расплав, кристаллы АВ₄ и АВ₃; причём число степеней свободы равно 0: С=3-3=0, что указывает на постоянство перитектической температуры 1193 К состава раствора в точке С и состава химического соединения. Процесс охлаждения в точке с₂ заканчивается растворение всех ранее выпавших кристаллов АВ₃. остаётся двухфазная система, состоящая из расплава и кристаллов АВ_. Число степеней свободы С=1. Температура при охлаждении двухфазной системы понижается и из расплава в точке с₃ выпадают кристаллы АВ₄ (горизонтальный участок на кривой охлаждения.

Процесс кристаллизации расплава для кривой 8 схож с процессом кристаллизации для кривой 6. Здесь в точке d₁ происходит выпадение первых кристаллов АВ (излом), в точке d₂ кристаллов АВ₃ (горизонтальный участок) и процесс кристаллизации заканчивается выпадением двух твёрдых фаз АВ₃ и АВ₄ (горизонтальный участок.

Рассмотрим процесс охлаждения расплава, заданного фигуративной точкой 9’ и отвечающего составу конгруэнтно плавящегося химического соединения АВ. При этом составе число независимых компонентов равно единице, так как система может быть образована из одного химического соединения АВ. При температуре 1403 К из расплава выпадают кристаллы АВ  и число степеней свободы , т. е. система безвариантна и кристаллизуется при постоянной температуре.

Наблюдение за ходом кривых охлаждения даёт очень ясное указание на структуру фазовой диаграммы. Двухфазная граница жидкость – твёрдое вещество может быть определена по точкам, где происходит изменение скорости охлаждения, а из положения эвтектической остановки можно определить эвтектическую температуру. Образец, дающий самую длинную эвтектическую остановку , соответствует эвтектическому составу.

Эвтектические смеси имеют ряд важных практических применений, и их изучение существенно для понимания образования и свойств сплавов. Одной из эвтектической смесей является припой.

6. Определение физического состояния систем при определенных        параметрах

Определяем, в каком фазовом состоянии находится система, содержащая в, г, д мол% (5, 20 и 40 мол%) NiF₂ при температуре Т₁ = 1273 К, и что произойдет в этих системах, если их охладить до температуры Т₂ = 1113 К.

Плоскость фазовой диаграммы условно можно разделить на три поля. Верхнее поле (выше кривой ликвидуса) охватывает значения составов и температур, при которых существует только одна жидкая фаза. Ниже располагаются участки где система находится одновременно в двух фазах. Любая точка, находящаяся в этом поле состоит из двух фаз – расплава и выделившихся кристаллов одного из компонентов или химического соединения. Далее все вещества системы переходят в кристаллическое состояние.