Теория построения диаграмм плавкости

Диаграмма плавкости описывает состояние двухкомпонентной системы, поэтому для теоретического построения потребуется два уравнения Шредера,записанных для обоих компонентов.

- общий вид.

В узком температурном диапазоне можно принять, что

Поэтому:

Для бинарной системы следует записать систему из двух уравнений:

Решение этой системы будет описывать поведение растворимости двух веществ, в зависимости от температуры. Для идеальных систем рост температуры увеличивает растворимость компонентов. Таким образом будет верно и обратное положение: увеличение растворимости будет увеличивать температуру установления равновесия между жидкой и твердой фазой.

При построении диаграммы следует учитывать, что

Согласно интегральной форме уравнения Шредера, максимум на температурной зависимости будет наблюдаться при х=1, то есть в точках плавления чистых компонентов А и В. Сам характер изменения будет определяться термодинамическими параметрами процессов плавления. Совместное решение двух уравнений показывает, что при определенном соотношении , которое обозначается, будет наблюдаться одновременное насыщение растворов обоими компонентами (А и В) сразу. Таким образом, данная температура будет минимальной температурой начала плавления. Подобная система получила название эвтектическая (эвтектика).

Анализ подобной диаграммы проводится с помощью правил фаз Гиббса.

Линия - ликвидус, показывает температуру, выше которой не может существовать твердая фаза.

Линия СЕД – солидус, показывает температуру, ниже которой не может существовать жидкая фаза.

Обе линии бесконечно близко подходят к осям ординат, но не касаются их, так как любая вертикальная линия на подобных диаграммах описывает однокомпонентную систему.

I – область. Область гомогенного расплава.

- система дивариантна. Состав данной системы совпадает с составом фазы.

II – область. Область существования твердого вещества А и расплава.

- система моновариантна.

III – область. Область существования твердых фаз А и В.

- система моновариантна.

IV – область. Область существования твердого вещества В и расплава.

- система моновариантна.

Е – точка эвтектики. Одновременно существуют три фазы: расплав и два твердых компонента.

- система инвариантна.

Две фазы: твердый компонент А или В и расплав соответственно А или В.

Особой точкой на этой диаграмме является точка эвтектики, в которой есть пересечение линий солидуса и ликвидуса. Поэтому она одновременно показывает минимальную температуру начала плавления любой двухкомпонентной системы и состав первых капель получающегося расплава. С другой стороны, при охлаждении двухкомпонентной системы точка эвтектики показывает температуру, при которой произойдет окончательное затвердевание системы, и состав последней капли расплава. С третей стороны, при эвтектической температуре состав расплава всегда будет эвтектическим. Данная диаграмма построена теоретически для идеальной системы, однако в большинстве случаев, теоретическое построение диаграмм плавкости невозможно в силу сложности термодинамического описания реальных систем. Поэтому большинство диаграмм строится с помощью метода термического анализа.

Дата добавления: 2013-12-12