Диаграммы состояния веществ с неограниченной растворимостью

Сплавы, состоящие из компонентов, неограниченно растворимых друг в друге, называют твердыми растворами.

Кристаллическую решетку твердого раствора образуют частицы двух или более веществ, размещенные относительно друг друга неупорядоченно. Иными словами, твердый раствор представляет собой смешанный кристалл. В зависимости от способа размещения частиц различают твердые растворы замещения и твердые растворы внедрения (рис. 3).

Твердые растворы замещения образуются в том случае, если кристаллические решетки компонентов однотипны и размеры частиц компонентов близки (рис. 10.6.3, а). Необходимым условием образования твердых растворов является также и известная близость химических свойств веществ. Несоблюдение одного из этих условий приводит к тому, что твердые растворы между компонентами образуются лишь в ограниченных пределах концентраций или же не образуются вообще (рис. 10.6.3, б).

Близкие по химическим свойствам и размерам атомов никель, кобальт, железо и марганец образуют друг с другом непрерывный ряд твердых растворов. В ряду Сг – V – Тi по мере увеличения раз­личий в химических свойствах растворимость металлов в никеле падает. Кальций и калий, которые резко отличаются от никеля по свойствам и атомным размерам, твердых растворов с ним практически не образуют.

Диаграмму состояния таких веществ рассмотрим на примере системы золото – платина (рис. 4). Характерная особенность подобных систем заключается в том, что температура плавления твердого раствора данного состава не совпадает с температурой затвердевания жидкого раствора (расплава) того же состава. Поэтому на диаграмме плавкости наблюдаются две кри­вые: верхняя отражает температуры затвердевания расплава, нижняя – температуры плавления твердого раствора.

На данной диаграмме можно выделить три области: I – жидкий расплав Au – Pt, состав которого соответствует исходному; II – жидкий расплав золота и платины, обогащенный кристаллами золота и платины; III – твердая фаза.

Состав фаз в области II можно определить, проведя из необходимой точки (точка а) линии до пересечения с линиями жидкого и твердого состояния сплава. Затем из этих точек необходимо провести абсциссы до пересечения с линией состава. В данном случае точка б отражает состав жидкой фазы (Au:Pt = 45 %:55 %), а точка с – состав твердой фазы (Au:Pt = 16 %:84 %).

Дата добавления: 2014-12-25