Термический анализ

Наиболее общим современным способом определения равновесия между твердыми и жидкими фазами при некоторых температурах является метод термического анализа (термография), который представляет собой совокупность экспериментальных методов определения температуры, при которой в равновесной системе изменяется число фаз.

Различают визуальный термический анализ и термический анализ, основанный на построении кривых охлаждения (простая термография и дифференциальная). Первый метод сводится к тому, что производится медленное охлаждение прозрачного раствора известной концентрации и отмечается температура, при которой появляются заметные на глаз кристаллы или раствор мутнеет. Проведя ряд подобных опытов с серией растворов различной концентрации можно построить кривые зависимости температуры начала кристаллизации от состава раствора (линии ликвидуса).

Метод построения кривых охлаждения является наиболее ценным методом термического анализа, так как применим к любым системам и позволяет исследовать системы практически при любых температурах. Особенно широкое распространение этот метод получил после работ Н.С. Курнакова, который разработал регистрирующий пирометр с автоматической записью температуры охлаждаемой или нагреваемой системы.

Метод кривых охлаждения основан на том, что пока в охлажденной системе не происходит никаких превращений, температура падает практически равномерно. Появление или исчезновение фаз сопровождается т6епловыми эффектами и на кривой охлаждения появляются перегибы или изменение температуры временно прекращается (происходит температурная остановка). Таким образом, по изломам на кривых охлаждения и температурным остановкам можно судить об изменении фазового состава исследуемой смеси.

На рис. 1 показан способ построения диаграммы плавления двухкомпонентной системы при помощи термического анализа. На рис. 1,а представлены кривые охлаждения смесей различного состава (кривые 1-4) и кривые охлаждения чистых веществ (кривые А и В). Как видно из рисунка, начало и окончание кристаллизации расплава сопровождается изломами на кривых охлаждения, что позволяет построить диаграмму состояния двухкомпонентной системы (рис. 1,б).

Очень важно отметить, что в случае двухкомпонентных систем излом на кривой охлаждения соответствует переходу системы через наклонную линию (на фазовой диаграмме). При этом происходит появление новой фазы или исчезновение одной из двух фаз, составляющих систему. Температурная остановка на кривой охлаждения соответствует переходу системы через горизонтальную линию на фазовой диаграмме (во время температурной остановки в равновесии находится три фазы и система находится в инвариантном состоянии). При этом происходит исчезновение одной фазы и появление другой.

Рис.1. Построение по кривым охлаждения диаграммы плавкости двухкомпонентной системы

Дата добавления: 2015-06-04