Диаграмма состояния сплавов I типа. Правило фаз и отрезков

структурные области диаграмм

По диаграмме I типа кристаллизуются сплавы, компоненты которых по своей природе имеют след. св-ва: 1) в жидком состоянии обладают неограниченной взаимной растворимостью: 2) не образуют твердых растворов: при переходе сплава из жидкого состояния в твердое 3) не образуют химических соединений: при расплавлении и последующей кристаллизации сплава компоненты не входят друг с другом в химическое взаимодействие. Таким образом, диаграмма состояния I типа соответствует сплавам, компоненты которых в жидком состоянии неограниченно растворяются друг в друге, а в твердом - образуют механическую смесь

В соответствии с этой диаграммой плавятся и затвердевают многие ме­таллические сплавы, например системы Pb-Sb, Sn-Zn, Ag-AI и др.

В процессе кристаллизации меняется фазовый состав сплава. Двойные диаграммы позволяют определить количество фаз в двухфазных областях диаграммы для каждой фигуративной точки сплава.

Первое положение правила отрезков: чтобы определить концентрации компонентов в фазах, через данную точку, хар-щую состояние сплава, проводят горизонтальную линию до пересечения с линиями, ограничивающими данную область; проекции точек пересечения на ось концентраций показывают составы фаз.

Второе положение правила отрезков: для того, чтобы определить количественное соотношение фаз через заданную точку проводят горизонтальную линию. Отрезки этой линии между заданной точкой и точками, определяющими составы фаз, обратно пропорциональны количествам этих фаз.

Правило фаз — соотношение, связывающее число веществ (компонентов), фаз и степеней свободы в гетерогенной системе.

Правило фаз записывается следующим образом:

где j — число фаз (например, агрегатных состояний вещества);

v — число степеней свободы, то есть независимых параметров (температура, давление, концентрация компонентов), которые полностью определяют состояние системы при равновесии и которые можно менять без изменения числа и природы фаз;

k — число компонентов системы — число входящих в систему индивидуальных веществ за вычетом числа химических уравнений, связывающих эти вещества. Иначе говоря, это минимальное количество веществ, из которых можно приготовить каждую фазу системы.

n — число переменных, характеризующих влияние внешних условий на равновесие системы.

При переменных давлении и температуре правило фаз сводится к выражению:

В случае однокомпонентной системы оно упрощается до:

,

Отсюда видно, например, что в однокомпонентной системе три фазы (j=3) могут сосуществовать при числе степеней свободы v, равном нулю, то есть при фиксированных давлении и температуре, что соответствует тройной точке на фазовой диаграмме. Две фазы (j=2) сосуществуют при произвольном измененнии либо давления, либо температуры, когда вторая из этих переменных не является независимой (v=1), то есть двухфазному равновесию на фазовой диаграмме соответствует линия. Если фаза одна (j=1), число степеней свободы системы равно двум, то есть температура и давление могут менятся независимо в пределах некоторой области на фазовой диаграмме — пока система не окажется на одной из линий двухфазного равновесия.

Иногда правило фаз записывают следующим образом:

то есть при равновесии число фаз в системе меньше либо равно числу компонентов плюс 2.

Дата добавления: 2015-04-24