1 ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМАХ Равновесие кристаллллы жидкость

2 Диаграммы плавкости – это зависимость температуры плавления от состава. Вид диаграмм определяется взаимной нерастворимостью компонентов в жидком и твердом состоянии Все диаграммы плавкости можно разделить на 3 основные группы: I.Системы, компоненты которых в жидком состоянии неограниченно растворяются, в твердом состоянии – взаимно не растворяются; II.Системы, компоненты которых в жидком состоянии неограниченно растворяются, в твердом – ограниченно растворяются; III.Системы, компоненты которых в жидком и твердом состоянии неограниченно растворяются.

3 I.Системы, компоненты которых в жидком состоянии неограниченно растворяются, в твердом состоянии – взаимно не растворяются 1.1. Системы, компоненты которых не образуют химических соединений (системы с простой эвтектикой) 1.2. Системы, компоненты которых образуют химические соединения

Диаграммы плавкости систем, компоненты которых не образуют химических соединений Линия аэс (линия ликвидуса) – показывает зависимость температуры начала кристаллллизации жидкой смеси от ее состава Линия веб (линия солидуса) – показывает зависимость температуры конца кристаллллизации жидкой смеси от ее состава Кристаллизация Плавление Т пл (кристаллл) А Т пл (кристаллл) В

5 Область I. Расплав (раствор) Ф = 1 => c = 2-1+1=2 Область II. Расплав (раствор) и кр. А Ф = 2 => c = 2-2+1=1 Область III. Расплав (раствор) и кр. В Ф = 2 => c = 2-2+1=1 Область IV. Кр. А и кр. В Ф = 2 => c = 2-2+1=1 I II III IV Число степеней свободы: т. а: к = 1 (чистый компонент А), ф = 2 (кр. А и расплав), n = 1 с = 1 – = 0 т. c: к = 1 (чистый компонент В), ф = 2 (кр. В и расплав), n = 1 с = 1 – = 0

6 I II III IV Т. е – эвтектическая точка. т. е / - эвтектический расплав е/е/ При охлаждении эвтектического расплава выпадает смесь кр. А и кр. В, которую называют эвтектической смесью или эвтектикой. После кристаллллизации в т. е: к = 2 (А и В), ф = 3 (кр. А, кр. В и расплав), n = 1 с = 2 – = 0

7 ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ДИАГРАММ ПЛАВКОСТИ 1). Определить температуру начала кристаллллизации расплава (Т нач.кр.. ) т.1. – заданный состав расплава Т нач.кр. 1 χ(А) = 70%, χ(В) = 30%, 2 т.2. – начинается кристаллллизация, т.е. из расплава выпадают первые кристаллллы Т нач.кр. = С

8 ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ДИАГРАММ ПЛАВКОСТИ 1). Определить температуру начала кристаллллизации расплава (Т нач.кр.. ) Далее кристаллллизация идет по линии ликвидуса до пересечения с т. е (эвтектикой): Т нач.кр. 1 2 Т кон.кр. = С Т кон.кр.

9 3). Какие кристаллллы будут выпадать при кристаллллизации расплава первыми? Каков их состав? При охлаждении расплава кристаллллизуются чистые компоненты А и В. Какие именно кристаллллы будут выпадать первыми зависит от исходного состава расплава. Кр. А Кр. В Выпадают из расплава первыми 1 3 Состав кристаллллов: т. 1: первыми выпадают кристаллллы А ω А = 100% т. 3: первыми выпадают кристаллллы В ω В = 100%

10 4). Определить количество и состав равновесных фаз для т. о. о n f Для т. о: ф = 2 (расплав и кристаллллы) Состав равновесных фаз: Состав расплава: ω В = 50%, ω А = 50% Состав кристаллллов: ω А = 100% Состав кристаллллов Состав расплава

11 5). Определить количество и состав равновесных фаз для т. n n m k Для т. n: ф = 2 (кристаллллы А и кристаллллы В) Состав равновесных фаз: Состав кристаллллов А: ω В = 0%, ω А = 100% Состав кристаллллов В: ω А = 0%, ω В = 100%

12 6). Определить массы равновесных фаз для т. n n m k т. k: состав А кр т. m: состав В кр По правилу рычага: Состав на диаграмме выражен в мольных долях, поэтому:

Диаграммы плавкости систем, компоненты которых образуют химические соединения Химическому соединению на диаграмме отвечает максимум. Количество максимумов на диаграмме = количеству химических соединений, которые образуют компоненты А и В. ХС Линия ликвидуса Линия солидуса

14 Расплав Ф=1 Расплав + кр. А Ф=2 Расплав + кр. В Ф=2 Расплав + кр. ХС Ф=2 Кр. А + кр. ХС Ф=2 Кр. В + кр. ХС Ф=2

15 ХС

16 Кристаллизация из расплава Компоненты А и В образуют одно ХС = > из расплава могут кристаллллизоваться три твердые фазы: компонент А, компонент В и ХС. Первым кристаллллизуется чистый А Первым кристалллли- зуется ХС Первым кристаллллизуется чистый В е 1 е 1 е 2 е 2 Т. е 1 – 1-ая эвтектика (кристаллллы А, кристаллллы ХС, расплав); Т. е 2 – 2-ая эвтектика (кристаллллы А, кристаллллы ХС, расплав);

17 ПОСТРОЕНИЕ КРИВЫХ ОХЛАЖДЕНИЯ. ТЕРМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВИДЫ КРИВЫХ ОХЛАЖДЕНИЯ Чистые вещества, химические соединения и эвтектика Т н.к. = Т к.к. Смеси определенного состава от Т н.к. до Т к.к. Т τ Т н.к. =Т к.к Т τ Т н.к. Т к.к – охлаждение расплава; 2 – кристаллллизация вещества; 3 – охлаждение твердой фазы 1 – охлаждение расплава; 2 – кристаллллизация одного из компонентов; 3 – кристаллллизация эвтектики; 4 – охлаждение твердых фаз

Т, 0 С τ