Кривые охлаждения и диаграммы состояния

Рис. 6.4. Принцип построения диаграмм . состоя Ия а — кривые охлаждении С) - диаграмма состояния

На основании температур начала кристаллизации двухкомпонентной системы 1) постройте диаграмму фазового состояния (диаграмму плавкости) системы А —В 2) обозначьте точками / — жидкий расплав, содержащий а % вещества А при температуре Тй II — расплав, содержащий а % вещества А, находящийся в равновесии с кристаллами химического соединения III — систему, состоящую из твердого вещества А, находящегося в равновесии с расплавом, содержащим Ь % вещества А IV — равновесие фаз одинакового состава V — равновесие трех фаз 3) определите состав устойчивого химического соединения 4) определите качественный и количественный составы эвтек-тик 5) вычертите все типы кривых охлаждения, возможные для данной системы, укажите, каким составам на диаграмме плавкости эти кривые соответствуют 6) в каком фазовом состоянии находятся системы, содержащие с, е % вещества А при температуре Т Что произойдет с этими системами, если их охладить до температуры Т 7) определите число фаз и число условных термодинамических степеней свободы системы при эвтектической температуре и молярной доле компонента А 95 и 5 % 8) при какой температуре начнет отвердевать расплав, содержащий с % вещества А При какой температуре он отвердеет полностью Каков состав первых кристаллов 9) при какой температуре начнет плавиться система, содержащая й % вещества А При какой температуре она расплавится полностью Каков состав первых капель расплава 10) вычислите теплоты плавления веществ А и В 11) какой компонент и сколько его выкристаллизуется из системы, если 2 кг расплава, содержащего а % вещества А, охладить от Тх до Г, [c.247]

По кривым охлаждения системы золото — платина (рис. 30, а) постройте диаграмму состав — свойство и определите 1) при какой температуре начнет отвердевать расплав с массовой долей 75% 2) при какой температуре расплав затвердевает полностью 3) состав первых выпавших в твердую фазу кристаллов 4) массу золота и платины в твердом и жидком состояниях при охлаждении 3 кг системы с массовой долей 75 % до 1833 К 5) состав последней капли расплава. [c.235]

Рассмотрим подробнее процесс кристаллизации расплава. Пусть это будет расплав, содержащий 40% 5Ь и 60% РЬ (точка к иа рис. 147). При охлаждении этого расплава до 395 °С (точка /) из него начнут выпадать кристаллы. Это будут кристаллы избыточного по сравнению с эвтектикой компонента в данном случае — сурьмы. Теперь сплав стал двухфазным. На диаграмме состояния ему отвечают две точки точка / (расплав) и точка т. (кристаллы сурьмы). Кристаллизация некоторого количества сурьмы изменит состав расплава он станет беднее сурь.мой и, следовательно, богаче свинцом. Точка на диаграм.ме, отвечающая расплаву, сместится немного влево. Поскольку охлаждение продолжается, эта точка вновь дойдет до кривой — из расплава снова выпадет какое-то количество кристаллов сурьмы. Таким образом, по мере охлаждения и кристаллизации точка, отвечающая расплаву, двигается вниз и влево по кривой кристаллизации сурьмы, а точка, отвечающая кристаллам сурьмы — вниз по правой вертикальной оси. Когда расплав достигнет эвтектического состава, из него станут выпадать очень мелкие кристаллы обоих компонентов (эвтектика), пока не закристаллизуется все взятое количество вещества. Получившийся сплав будет представлять собою смесь эвтектики с кристаллами сурьмы. [c.546]

Продолжая построение диаграммы плавкости по всем кривым охлаждения, получим две кривые нэ к оэ к горизонтальную прямую лм. Три линии пересекаются в эвтектической точке. В этой точке расплав насыщен как кремнием, так и алюминием. Выше кривых нэ, оэ в области / все системы гомогенные, одна жидкая фаза. Термодинамических степеней свободы две. В области II системы гетерогенные,в равновесии находятся кристаллы алюминия и расплав, состав которого определяется по кривой нэ. В области /// все системы гетерогенные. В равновесии находятся кристаллы кремния и расплав, состав которого определяется по кривой 90. Термодинамических степеней свободы у систем в областях И и III — одна. В области IV все системы находятся в твердом состоянии, системы гетерогенные, две твердые фазы — кристаллы алюминия и кремния. Термодинамическая степень свободы — одна. В точке э в равновесии находятся кристаллы алюминия, кристаллы кремния и расплав система гетерогенная, фазы три, число термодинамических степеней свободы ноль. [c.239]

Рис. IX.1. Диаграмма плавкости системы С<1—В1. а—диаграмма состояния б —кривые охлаждения

Переход жидкой фазы чистого вещества в кристаллическую происходит при постоянной температуре и соответствует горизонтальной площадке на кривой охлаждения. Далее увидим, что характер кривых охлаждения многокомпонентных систем может быть иным. Однако всегда при температуре, соответствующей началу фазового превращения, плавный ход такой кривой нару-щается. Это позволяет использовать кривые охлаждения, полученные для смесей различного состава, для построения диаграммы состояния изучаемой системы выбранных компонентов. Такие диаграммы называют еще диаграммами плавкости. Конкретный вид диаграммы зависит от свойств компонентов и определяется их взаимной растворимостью, а также способностью к образованию химических соединений. Ниже рассмотрим диаграммы плавкости некоторых бинарных двухкомпонентных систем. Во всех случаях будем предполагать, что системы находятся в условиях постоянного давления и выбранные компоненты обладают неограниченной растворимостью в жидком состоянии. [c.156]

В. Термический анализ. Дифференциальный термический анализ. Для построения диаграмм плавкости применяется метод термического анализа, основанный на измерении температуры охлаждаемой системы. Кривые температура—время называются кривыми охлаждения. Особенно широкое применение этот метод получил после работ Н. С. Курнакова, который разработал конструкцию пирометра с автоматической записью температуры охлаждаемой системы. Если смесь заданного состава расплавить, а затем медленно охлаждать, то при отсутствии фазовых изменений в системе ее температура будет понижаться с постоянной скоростью. При изменении фазового состояния системы, например при выделении твердой фазы из жидкости, переходе одной твердой модификации в другую, на кривых охлаждения появляются изломы или горизонтальные участки. В зависимости от природы системы и ее состава кривые охлаждения имеют различный вид. [c.410]

В методе кривых время—температура используется тот факт, что пока в охлаждаемой системе не происходит никаких превра щений, температура падает практически с постоянной скоростью Появление кристаллов в расплаве или переход одной кристалли ческой модификации в другую сопровождаются выделением тепло ты, вследствие чего падение температуры замедляется или вре менно прекращается. Следовательно, всякий излом на кривой охлаждения указывает на начало некоторого превращения. На основании кривых охлаждения ряда растворов различной концентрации строится диаграмма состояния изучаемой системы, как это показано, например, на рис. ХП1, 4. Следует обратить [c.379]

Исходные данные для построения диаграмм состояния получают различными методами. Из них наиболее часто используются динамический метод кривых нагревания и охлаждения и статический метод закалки. С помощью этих методов экспериментально определяются температуры фазовых превращений в изучаемой системе и составы и типы фаз при разных температурах. [c.48]

По кривым охлаждения системы кадмий — висмут (рис. 35) постройте диаграмму плавкости. Обозначьте точками состояния систем а — чистый висмут в равновесии с расплавом висмута б — жидкий расплав при 573 К, содержащий 30 % d в — расплав, со- [c.245]

Процесс охлаждения в точке (рис. 37, а) заканчивается растворением всех ранее выпавших кристаллов В. Остается двухфазная система, состоящая из расплава и кристаллов АВ. Число степеней свободы С = 3 — 2 = 1. Температура при охлаждении двухфазной системы понижается и из расплава выпадают кристаллы АВ, При этом каждой температуре соответствует определенный состав расплава (кривая СЕ). Дальнейшее охлаждение расплава (фигуративные точки /о> о> о) описывается диаграммой состояния А—АВ с эвтектикой. [c.188]

Получение кривых охлаждения. Диаграммы состояния строят по экспериментальным кривым охлаждения или нагревания, показывающим изменение во времени температуры расплавленных чистых веществ и смесей различного состава. Для получения кривых охлаждения чистое вещество или смесь нагревают несколько выше температуры плавления и затем охлаждают, записывая изменение температуры через определенные промежутки времени. Полученные данные наносят на график, где на оси абсцисс откладывают время, а на оси ординат — температуру. Изломы на кривых охлаждения свидетельствуют об изменении числа фаз в системе. На кривых охлаждения У и 5 (рис. 19, б) индивидуальных веществ участки та и кЬ характеризуют охлаждение жидкой фазы, участки аа и ЬЬ — кристаллизацию, участки ап п Ы — твердую- фазу. Кривая 2, полученная для смесей различных составов, дает точки для построения линий ликвидуса и солидуса и эвтектической точки. Кривая 2 (см. рис. 19, б) построена для охлаждения смеси, исходный состав которой отвечает точке / (см. рис. 19, а). Для получения кривой охлаждения смесь или чистое вещество помещают в тигель из огнеупорного материала или в пробирку в зависимости от температуры плавления и расплавляют в муфельной печи или в бане с соответствующим теплоносителем (вода, масло). Тигель с расплавом переносят в термостат (тигель большего размера), чтобы охлаждение было не слишком быстрым, И погружают в расплав термопару. При исследовании легкоплавких систем термопару заменяют термометром, а тигель — более широкой пробиркой, играющей роль воздушной бани. Во избежание переохлаждения следует перемешивать жидкий состав до появления первых кристаллов. Если перемешивать расплав во время кристаллизации, то термометр может оказаться в воздушном мешке, что приведет к неверным [c.85]

Если бинодальная кривая на диаграмме состояния располагается выше ликвидуса (рис. 101, а), при охлаждении сплавов [c.271]

Особое значение имеет раздел физико-химического анализа, в котором изучаются плавкость, растворимость, теплоемкость и другие свойства. Наиболее важно исследование температур плавления и отвердевания при помощи метода термического анализа. Этот метод основан на изучении изменений температуры охлаждаемой (нагреваемой) системы. По результатам измерений строят график зависимости температуры от времени и получают так называемые кривые охлаждения. На основании анализа этих кривых строят диаграмму состояния, являющуюся совокупностью кривых, изображающих в координатах давление—температура-состав области и границы существования твердых и жидких фаз. Обычно один из параметров предполагается постоянным, т. е. строится двухмерная диаграмма, причем для сплавов, за единичными исключениями, в качестве переменной берется температура, (она откладывается вдоль оси ординат). Это объясняется тем, что для сплавов нелетучих или малолетучих веществ влиянием давления на их температуру плавления (кристаллизации) можно пренебречь. [c.186]

Диаграммы плавкости систем, не образующих химических соединений. Кривые охлаждения объединяют в диаграмму плавкости, перенося с них точки, отвечающие остановке или изменению скорости охлаждения, на диаграмму температура — состав. На рис. 66 показана эта диаграмма для системы 5Ь—РЬ для случая, когда вещества неограниченно растворимы в жидком состоянии и совершенно нерастворимы в твердом состоянии. Точка а отвечает тем- [c.216]

На рис. 6.4 показан принцип построения диаграммы по кривым охлаждения. Точки перегибов температурной остановки соответствуют точкам на диаграмме состояния и имеют те же обозначения. [c.92]

При исследовании диаграммы состояния системы из компонентов А и В определяют кривые охлаждения расплавов различного состава и чистых компонентов. На рис. 126 показаны кривые, которые при этом получаются. Кривые охлаждения чистых компонентов обладают горизонтальными участками при температурах плавления, а в остальной части показывают плавное изменение температуры со временем. Кривые охлаждения растворов обладают более сложной формой. [c.352]

Экспериментальные данные для построения диаграмм состояния получают либо методом визуального наблюдения за изменением состояния системы в процессе изменения ее температуры, либо методом кривых охлаждения. По визуальному методу [1агре-тую до нолнон однородностп систему медленно охлаждают и наблюдают температуру, при которой появляются очаги повой фазы (кристаллики, капельки). [c.168]

Диаграммы состояния различных систем строят на основании опытных данных. Наиболее распространенный метод для построения диаграмм плавкости — метод термического анализа, и основе которого лежит наблюдение за скоростью охлаждения расплавленных чистых веществ и сплавов различного состава. Изломы на кривых охлаждения свидетельствуют об изменении числа фаз в системе. [c.103]

До каких пор простираются влево области жидкого и парообразного состояния Наметим по одной точке в обеих областях и будем двигаться от них горизонтально влево. Этому движению точек на диаграмме отвечает охлаждение жидкости или пара при постоянном давлении. Известно, что если охлаждать воду при нормальном атмосферном давлении, то при достижении 0°С вода начнет замерзать. Проводя аналогичные опыты при других давлениях, придем к кривой ОС, отделяющей область жидкой воды от области льда. Эта кривая — кривая равновесия твердое состояние — жидкость, или кривая плавления, — показывает те пары значений температуры и давления, при которых лед и жидкая вода находятся в равновесии. [c.214]

Задание. Перерисуйте в тетрадь диаграмму плавкости системы с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии и нарисуйте кривую охлаждения смеси /. [c.162]

Задания. 1. Получить кривые охлаждения для чистых компонентой и смесей известного состава в координатах время—показания гальванометра. 2. Прокалибровать термопару с чистыми компонентами. 3. По калибровочной кривой термопары определить температуры, отвечающие кристаллизации каждого сплава. 4. Построить диаграмму состояния системы и разобрать ее но правилу фаз. [c.66]

Диаграмма состояния двухкомпонентной системы K l—Н2О. Приготовьте по 50 г растворов КС1 следующих концентраций 12,5 15 19,5 23 и 25%. По результатам эксперимента постройте кривые охлаждения и нагревания и фрагмент диаграммы состояния. Объясните изломы и площадки на кривых, вид диаграммы состояния и причины предложенных концентраций растворов. Экстраполяцией и на основе справочных данных (каких ) предскажите вид полной диаграммы состояния системы КС1—rijO. [c.453]

Диаграмма состояния для сплавов с неограни ченной растворимостью в твердом состоянии. рис. 150 приведена диаграмма состояния системы Ад—Аи, преД сбавляющая собой простейший пример диаграмм этого типа. Ka и в предыдущих случаях, точки Л и Б показывают температурь плавления компоиентов. Вид кривых плавления (нижняя кривая) и эагнердсвания (верхняя кривая) обусловлен в этом случае тем, что кристаллы, выделяющиеся при охлаждении расплава, всегда [c.548]

Рис. 1Х.З. Диаграмма плавкости системы СаЗЮз—Ва8Юз. о—диаграмма состояния б —кривые охлаждения

Проследим процесс нагревания системы, состав которой Oi. До температуры система находится в кристаллическом состоянии. В равновесии находятся кристаллы А и кристаллы химического соединения Ад Ву. При температуре Tj происходит плавление эвтектики состава э. Составы жидкой и твердой фаз остаются неизменными, пока не расплавится вся эвтектика. Отсюда температура на кривой охлаждения не меняется. Далее начинается плавление кристаллов АхВд. При этом состав жидкого расплава меняется. Состав твердой фазы остается неизменным. При температуре Ti химическое соединение становится неустойчивым. Оно разлагается на кристаллы В и расплав. Так как система становится при температуре Ti безвариантной, то на кривой нагревания наблюдается температурная остановка. После исчезновения последнего кристалла химического соединения А Ву начинается плавление кристаллов компонента В. Состав расплава вновь начинает меняться, меняется и температура плавления системы. При температуре Т3 состав расплава становится таким же, как и состав исходной системы flj. При этой температуре исчезает последний кристалл компонента В, система становится гомогенной и при дальнейшем нагревании ее фазовое состояние не меняется. Процесс нагревания и связанный с ним процесс изменения фазового состояния системы на диаграмме плавкости показаны стрелками. [c.243]

Охлаждение воздуха через поверхность можно представить на диаграмме I — X. В случае обратимого охлаждения от состояния/ ( 1, Х)) до температуры 2 отданное в процессе тепло может быть представлено вертикальным отрезком 1 — 2. Количество конденсата определяется по разности Х, — Хз, где точка 3 соответствует пересечению изотермы 2 с кривой насыщения (рис. У111-31). Энтальпии воздуха после отделения тумана г з соответствует точка < влажность этого воздуха равна Хз. Энтальпия конденсата равна (2(Х1-Хз). [c.626]

В соответствии с принципами непрерывности и соотистствия появление новых фаз в системе отражается на кривых oxji i и ния участками с замедленной скоростью охлаждения (за счет выделяющейся теплоты кристалл зацми) или температурными остановками. Для построения диаграммы состояния переносят все точки изломов и температурные остановки с кривых охлаждения па координатную сетку температура — состав, а затем соединяют полученные точки. [c.91]

Примером системы, которая дает верхнюю критическую температуру, может служить система фенол — вода. Вода и фенол в жидком состоянии проявляют ограниченную растворимость, а в твердом полностью нерастворимы друг в друге. Диаграмма состояния фенол — вода представлена на рис. 99. Точки ап Ь отвечают температурам плавления фенола и льда. Кривые аВ и со отвечают процессу кристаллизации фенола при охлаждении. Кривая Ьо соответствует процессу кристаллизации льда. Кривая ВКс — кривая расслоения кривая ВК выражает состав фенольного раствора воды кривая Кс — состав водного раствора фенола. Над кривой аВКсоЬ находится устойчивая жидкая фаза. Области соответствуют aBg — смеси фенола с фенольным раствором ВКс — смеси фенольного и водного растворов g od — смеси твердого фенола с водным раствором, оЬе — смеси льда с водным раствором. Ниже изотермы doe находится область смеси кристаллического фенола и льда. Диаграмму эту можно рассматривать как диаграмму неизоморфной смеси, усложненную наличием области ограниченной растворимости. [c.207]

При температуре Т <Тр относительное расположение кривых концентрированной зависимости изобарно-изотермического потенциала таково (рис. 55,6), что к ним возможно провести две общие касательные а —Са и аг—а . Это обусловлено смещением промежуточной кривой<у > вниз в связи со стабилизацией а-фазы при охлаждении. Очевидно, положение общей касательной а й2 ограничивает интервал концентраций, в пределах которого стабильна смесь фаз а и Ь при данной температуре. Положение касательной аз—04 ограничивает при Т2 интервал устойчивости двухфазного равновесия а р. Путем проектирования общей касательной Аз—Й4 к температуре Га на диаграмме Т—х получим положение конноды а—определяющей составы равновесных фаз аир при данной температуре. Изменяя температуру в пределах между Гр и Тт.,А, можно описанным путем воспроизвести кривые ликвидуса и солидуса, ограничивающие интервал устойчивости двухфазного равновесия и соответствующие участки кривых сольвуса, ограничивающие положение области двухфазного равновесия ач р. Следует отметить, что при температуре Га в интервале концентраций между точками аа и аз кривая концентрационной зависимости изобарно-изотермического потенциала а-фазы для каждого состава определяет наинизшее возможное значение этой функции, что и обусловливает стабильное однофазное состояние в этом концентрационном пределе при данной те.мпе- ратуре. Ниже температуры плавления компонента А кривая д(а) — хв) окажется всюду ниже кривой /(хв), что в конечном итоге обусловит возможность определения области единственного стабильного в этом температурном интервале двухфазного равновесия а+ р. В результате описанных построений на плоскости Т—X воспроизводится диаграмма состояния перитектического типа (рис. 55,а), которая наряду с эвтектической является важнейшей типовой диаграммой, ибо иллюстрирует один из главных типов сочетаний трехфазного равновесия с соответствующими двухфазными. [c.289]

Диаграммы состояния получают экспериментально. Обычно для этого строят кривые охлаждения и по остановкам и перегибам на них, вызванным тепловыми эффектами превращений, определяют температуры этих преврав1ений. Для получения кривых охлаждения приготовляют из двух металлов изучаемой системы ряд смесей различного состава. Каждую из приготовленных смесей расплавляют. Получающиеся жидкие сплавы (расплавы) медленно охлаждают, отмечая через определенные промежутки времени температуру остывающего сплава. По данным наблюдений строят кривые охлаждения, откладывая на оси абсцисс время, а на оси ординат — температуру (рис. 12.4). [c.346]

Задание. Подумайте над тем, какова должна быть кривая охлаждения изоморфной смеси произвольного состава. Учтите, что при кристаллизации не может быть раздельного выпадЁния кристаллов отдельных компонентов. Каждый выпадающий кристалл содержит оба компонента. Учтите, что температурная остановка при охлаждении смеси, а следовательно, и горизонтальная площадка иа кривой охлаждения могут быть лишь при нулевой вариантности системы. Нарисуйте кривую охлаждения и диаграмму плавкости системы изоморфных веществ. Отметьте на диаграмме кривые ликвидуса и солидуса, а также области различного фазового состояния системы. [c.159]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология