ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кристаллизация из растворов. Диаграммы состояния в простых системах с эвтектикой из "Краткий курс физической химии Издание 3" МОСТЬ данных веществ в жидком состоянии еше отнюдь не означает, что они будут образовывать твердые растворы в кристалли ческом состоянии. Неограниченная взаимная растворимость в кристаллическом состоянии—явление сравнительно редкое. Большей частью только вещества, очень близкие по составу и строению молекул, обладают способностью в любых относительных количествах замещать друг друга в кристаллах, образуя твердые растворы замещения. Но зато весьма распространены, в особенности в металлических системах, твердые растворы (замещения или внедрения) в пределах небольших концентраций. [c.319] Растворимость твердых веществ в жидкостях можно характеризовать, рассматривая процессы кристаллизации веществ из жидких растворов. В этих процессах может играть существенную роль и взаимная растворимость веществ в кристаллическом состоянии. [c.319] Кристаллизация из растворов начинается и заканчивается прн определенных температурах, зависящих от состава раствора. [c.319] Исключим пока случаи, когда компоненты растворимы один в другом в кристаллическом состоянии. В остальных же системах разбавленные растворы компонента В в А обладают температурами начала кристаллизации более низкими, чем и те,м более низкими, чем выше концентрация раствора. Следовательно, зависимость температуры начала кристаллизации от состава представится какой-то кривой, исходящей из точки /д и опускающейся к средней части диаграммы. Кривая, отвечающая температурам начала кристаллизации, носит название линии ликвидиса (т. е. жидкости) или просто ликвидуса. [c.319] Подобным же образом разбавленные растворы компонента А в В обладают температурами начала кристаллизации более низкими, чем ib, и их зависимость от состава представляется кривой ликвидуса, исходящей из точки ib и опускающейся к средней части диаграммы. В простейших случаях эта зависимость сохраняется и для более концентрированных растворов, и вся диаграмма состоит из двух кривых ликвидуса, пересекающихся в какой-то точке (см. рис. 104). [c.320] Точка Э (рис. 104) пересечения кривых ликвидуса называется эвтектической точкой. Она определяется эвтектической температурой tg и составом эвтектики. [c.320] Левая кривая рис. 104 показывает равновесие между кристаллами компонента А и растворами различного состава. Она выражает зависимость температуры начала кристаллизации компонента А от его концентрации в растворе (и вместе с тем—зависимость растворимости компонента А в этих растворах от температуры). Правая кривая подобным же образом характеризует равновесие между растворами различного состава и чистыми кристаллами компонента В. Эвтектическая точка соответствует равновесию между жидким раствором (расплавом) и двумя кристаллическими фазами. Такое равновесие называется эвтектическим равновесием. Соответствующий жидкий раствор, равновесный этим двум фазам, называется эвтектикой. Тем же термином (эвтектика) обозначается и твердый продукт (сплав), образующийся при кристаллизации этого раствора и, следовательно, обладающий эвтектическим составом. Жидкий раствор называют жидкой эвтектикой, а твердый сплав—твердой эвтектикой. [c.320] Рассмотрим, как проходит процесс отвердевания раствора в системе, в которой компоненты обладают некоторой взаимной растворимостью. Возьмем в качестве примера систему из двух металлов—олова и свинца, диаграмма состояния которой приведена на рис. 105. Поля а и Р на ней представляют области существования твердых растворов соответственно олова в свинце (а) и свинца в олове (Р). [c.320] Незначительные изменения давления практически не влияют на состояние системы, поэтому, применяя правило фаз и опиде-Л5Ш условную вариантность системы, можно пользоваться соотношением Су .д. = К-Фт-1. Так, жидкий расплав (сднафаза) является системой условно двухвариантной ( y(,j,. = 2). Состав расплава и его температуру можно изменять независимо (в соответствующих пределах). Пусть сплав, содержащий 17% вес. [c.321] ПО мере повышения его процентного содержания температура выделения кристаллов олова понижается. Состояния двухфазной системы представляются точками прямой ВС, а состояния жидкого расплава—соответствующими точками кривой ВЭ, как показано стрелками. Процесс будет протекать, пока температура не понизится до эвтектической температуры, при которой начнут выделяться и кристаллы свинца, содержащие 19,5% растворенного в них олова. Система станет таким образом трехфазной и, следовательно, условно безвариантной (С усл. =0)- Температура будет оставаться постоянной, пока не отвердеет весь расплав. Таким образом, процесс отвердевания сплава происходит не при одной температуре, а в некотором температурном интервале—от температуры начала кристаллизации до эвтектической. Для сплавов любого состава в этой системе эвтектическая температура 183,3°С) является температурой, при которой происходит окончательное отвердевание расплава. В диагра.мме рис. 105 линия солидуса в центральной части диаграммы представляется изотермой 183,3°С, а в обеих областях более разбавленных растворов—кривыми, соединяющими эту изотерму с точками, отвечающими температурам плавления чистых компонентов. Линия ВЭ, изображающая изменение состава жидкой фазы в процессе кристаллизации, носит название пути кристаллизации. [c.322] Температурный интервал, на протяжении которого происходит отвердевание расплава, будет тем меньшим, чем ближе состав сплава к эвтектическому. Отвердевание сплава, точно отвечающего по составу эвтектическому, происходит при постоянной температуре так же, как и отвердевание индивидуальных веществ. [c.322] Исследуя структуру твердого сплава, образование которого мы рассмотрели, можно установить, что он содержит сравнительно более крупные кристаллы олова (с небольшим содержанием растворенного свинца), постепенно нараставшие при изменении состояния расплава по кривой ВЭ. Эти кристаллы вкраплены в твердую эвтектику, состоящую из мелких кристаллов олова и мелких кристаллов свинца (точнее, соответствующих твердых растворов), выделившихся при эвтектической температуре. Эвтектический сплав в данной системе обладает более однородной структурой, чем сплавы другого состава. [c.322] Вернуться к основной статье