Диаграмма трехкомпонентной системы с неограниченной растворимостью в твердом и жидком состоянии

Эта диаграмма состоит всего из двух поверхностей. Верхняя поверхность – ликвидус проходит по линиям ликвидуса двойных систем и как бы накрывает их. Выше нее система гомогенна и находится в жидком состоянии. Нижняя поверхность – солидус – также проходит по линиям солидуса двойных систем и закрывает из снизу. Ниже нее система также гомогенна и находится в твердом состоянии, образуя одну фазу переменного состава. Температуры начала и конца кристаллизации любого состава находят по точкам пересечения соответствующей вертикали с поверхностями ликвидуса и солидуса.

Кристаллизация тройных твердых растворов напоминает кристаллизацию двойных твердых растворов для случая неограниченной растворимости в твердом и жидком состоянии, но имеет свои особенности. Согласно правилу фаз, кристаллизующийся трехкомпонентный расплав имеет 2 степени свободы (f =3-2+1=2). Это значит, во-первых, что он кристаллизуется в интервале температур (между поверхностями ликвидуса и солидуса), а во-вторых, его кристаллизация сопровождается изменением составов жидкой и твердой фазы. В отличие от бинарных, тройные расплавы крситаллизуются в трехмерном пространстве, где составы жидкой и твердой фазы изменяются по пространственным кривым, расположенным, соответственно, на поверхностях ликвидуса и солидуса.

Изотермические разрезы

Схема сечения пространственной диаграммы горизонтальной плоскостью, отвечающей условию T =const, показана на рисунке. Отрезки прямых на изотермическом разрезе – это коноды, соединяющие составы равновесных жидкой и твердой фазы. Для них выполняется правило рычага. Точное положение конод определяется экспериментально или расчетным путем.

Полностью построенный изотермический разрез (изотермы ликвидуса и солидуса плюс коноды) позволяет указать не только составы равновесных фаз в тройной системе, но и определить с помощью правила рычага их относительные количества для двухфазной области.

Сведения о тройных системах, получаемые с помощью изотермических разрезов, аналогичны сведениям о бинарных системах, получаемым из их диаграмм состояния. Разница состоит лишь в том, что диаграмма состояния двойной системы позволяет судить о фазовых равновесиях в широком интервале температур, а изотермический разрез диаграммы состояния тройной системы – лишь при одной температуре. На практике строят изотермические разрезы тройных систем при всех требуемых температурах, выходя таким образом из затруднения.

Политермический разрез

Политермический разрез объемной диаграммы состояния можно построить, рассекая ее вертикальными плоскостями.

Сходство политермических разрезов тройных систем с диаграммами состояния двойных систем только внешнее. На самом деле они принципиально различаются по свойствам.

Кривые ликвидуса и солидуса политермических разрезов в общем случае не являются сопряженными и не изображают составов равновесных фаз в инетрвале кристаллизации. Следовательно, они не характеризуют фазовых равновесий в тройных системах. Политермические разрезы позволяют только прослеживать изменение фазового состояния тройных систем в зависимости от их состава и температуры.

Тем не менее, политермические разрезы широко используются на практике, особенно в металловедении, дополняя сведения, полученные из изотермических разрезов.

Дата добавления: 2014-01-07