ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Простейшие двухкомпонентные металлические системы из "Учебник физической химии" Наибольшее число степеней свободы равно трем. Следовательно, можно произвольно устанавливать и менять три условия температуру, давление и концентрацию одного из компонентов. Это имеет место, когда система состоит из одной фазы. Наименьшее число степеней свободы равно нулю. Это имеет место, когда два компонента находятся в четырех фазах. В такой системе равновесие возможно только при определенной температуре, определенном давлении и определенных концентрациях компонентов. [c.199] В силу того что максимальное число степеней свободы для двухкомпонентных систем равно трем, состояние системы определяется тремя переменными. Для графического изображения возможных состояний необходимы три оси координат, следовательно, вместо диаграммы на плоскости придется пользоваться пространственной моделью. [c.199] Сплавом называется гомогенная смесь металлов в расплавленном состоянии, а также продукт отвердевания этой смеси. Жидкие сплавы являются преимущественно взаимными растворами металлов. [c.200] При отвердевании сплава отдельные составляющие могут выделяться из смеси, и твердый сплав обычно представляет собой сравнительно грубозернистую систему из отдельных составных частей. [c.200] Для исследования строения металлов и сплавов пользуются, главны.м образом, тремя методами термическим анализом, микроскопическим исследованием и рентгеновским структурным анализом. [c.200] Для высоких температур, при исследовании металлов, силикатов и некоторых других химических соединений, большое значение имеет другой метод, основанный на наблюдении за скоростью изменения температуры при охлаждении или нагревании системы и на построении кривых зависимости температуры от времени. [c.200] При термическом анализе сплавов двух металлов приготовляют ряд сплавов из исследуемых металлов с различным содержанием обоих металлов, например 10, 20, 30% и т. д. одного металла и соответственно 90, 80, 70% и т. д. другого. Каждый из сплавов расплавляют и затем медленно и равномерно охлаждают, наблюдая за процессом. [c.200] Через точно определенные промежутки времени отмечают температуру сплава, пользуясь термометром или термопарой. По данным наблюдений строят кривы.е охлаждения, подобные кривой на рис. 17 (стр. 59). На оси ординат наносят температуру, а на оси абсцисс — время. В результате исследования нескольких Сплавов с различным процентным содержанием компонентов получают серию кривых, число которых равно числу подвергнутых исследованию сплавов. [c.201] Все остальные кривые охлаждения — 2, 3, 4, 5 н 6 выражают остывание сплавов различного состава — Х2, Хз, Л 4, д в и Хь-Рассмотрим кривую 2. Сначала наблюдается равномерное понижение температуры, что соответствует остыванию жидкого сплава. Затем наблюдается уменьшение скорости остывания (вследствие выделения скрытой теплоты плавления). При этой температуре в сплаве появляются первые кристаллы висмута. Так как выделение висмута сделало расплав более концентрированным в отношении кадмия, то дальнейшее выделение кристаллов может происходить только при более низких температурах. По мере да.ль-нейшего понижения температуры выделяется все больше и больше кристаллов висмута. Содержание кадмия в жидкой части соответственно возрастает и, наконец, при некоторой температуре С наряду с висмутом начинает выделяться в твердом виде и кадмий. Начиная с этого момента п до полного отвердевания сплава, температура держится на одном уровне. Дальнейшее понижение температуры может происходить лишь после того, как весь сплав закристаллизуется. Таким образом, процесс кристаллизации такого сплава протекает не при какой-нибудь постоянной температуре, а в некотором интервале температур. [c.202] Из всех кривых охлаждения особого внимания заслуживает четвертая по форме она подобна кривой охлаждения чистого металла. Сплав, соответствующий этой кривой, называется эвтектическим. [c.202] Такой сплав обладает самой низкой температурой начала кристаллизации из всех сплавов, которые образуют данные металлы. При застывании эвтектического сплава оба металла выделяются одновременно и в тех же относительных количествах, в каких они содержатся в жидком сплаве сплав отвердевает как единое целое, и состав жидкой фазы одинаков с составом твердой фазы. Эвтектический сплав отвердевает от начала до конца при постоянной температуре, т. е. как чистый металл . [c.202] Имея ряд кривых охлаждения сплавов различного состава, можно построить диаграмму зависимости температуры начала выделения кристаллов от состава. На оси абсцисс откладывают процентный состав. [c.203] Система обладает одной степенью свободы определенной температуре отвечает строго определенный состав жидкой фазы, находящийся в равновесии с кристаллами. [c.204] Таким образом, кривые АЕ и ВЕ изображают изменение состава жидкой фазы в зависимости от температуры. [c.204] Проводя из точки Р, лежащей на оси температур, прямую РО, параллельную оси составов, до пересечения ее с кривой ВЕ и опуская из точки пересечения перпендикуляр СН, можно определить состав жидкой фазы, находящейся в равновесии с кристаллами кадмия при данной температуре. [c.204] Пересечение кривых АЕ и ВЕ определяет эвтектическую точку Е. [c.204] Проследим охлаждение одного из неэвтектических сплавов. Пусть это будет сплав, состоящий из 10% висмута и соответственно 90% кадмия (кривая 6, рис. 55). Охлаждаясь до 300° С, сплав остается жидким. Начиная с этой температуры, в сплаве появляются первые кристаллы твердого кадмия. При дальнейшем охлаждении сплава продолжается кристаллизация кадмия. Одновременно с этим содержание кадмия в жидкой части уменьшается. Следовательно, при 300° сплав стал насыщенным по отношению к кадмию. При дальнейшем понижении температуры концентрация насыщения уменьшается, а избыток кадмия выпадает в виде кристаллов. Как только содержание адмия в жидкой части достигнет величины, соответствующей составу эвтектического сплава, весь остаток будет отвердевать нацело без понижения температуры. Это произойдет при температуре 140° С. [c.204] Отвердевший сплав будет содержать крупные криста.ллы кадмия, образовавшиеся при постепенном охлаждении до 140° эти кристаллы сцементированы закристаллизовавшимся при 140° эвтектическим сплавом, состоящим из мелких кристалликов висмута и мелких кристалликов кадмия. [c.204] Чем больше данный сплав отличается по составу от эвтектического (в ту или другую сторону), тем раньше (т. е. при более высокой температуре) начинается выделение кристаллов из жидкого расплава при его охлаждении и тем большим будет содержание этих кристаллов в отвердевшем сплаве. Этим и объясняется характерная форма полей ЛЕС и BED (рис. 55), которые отвечают двухфазно.му состоянию системы (жидкий расплав и выделившиеся кристаллы избыточного компонента). [c.205] Вернуться к основной статье