Диаграммы состояний расплавов (диаграммы плавкости)

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]

Рис. 125. Диаграмма плавкости системы В1—Сс1 а — кривые охлаждения б — диаграмма состояния / — жидкий расплав обоих веществ /I—кристаллы висмута-1-жидкий расплав обоих веществ

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. 127. Диаграмма плавкости изоморфной системы а — кривые охлаждения б — диаграмма состояния 1 — жидкий расплав обоих веществ 2 — кривая начала кристаллизации (линия ликвидуса) 3 — кривая затвердевания (линия солидуса) 4 — твердый раствор

Линии ликвидуса и солидуса делят всю диаграмму плавкости на ряд областей I — жидкий расплав (С = 2—1 + 1 = 2), И — жидкий расплав и кристаллы компонента А (С =2—2+1 = 1), П1 — жидкий расплав и кристаллы компонента В (С = 2—2+1 = 1), IV — кристаллы А и В (С = 2—2+1 = 1). При температурах ниже эвтектической система моновариантна, и при сохранении постоянства состава равновесных твердых фаз с изменением температуры изменяются их молярные объемы. Диаграммы состояния аналогичного вида характерны для многих водных растворов солей (диаграммы растворимости), при охлаждении которых кристаллизуются эвтектические смеси, состоящие из воды и солей, называемые криогидратами. [c.405]

Перейдем теперь к двухкомпонентным системам, для состояния которых необходимо указание уже трех переменных например, давления, температуры и концентрации. Взаимосвязь трех переменных величин изображается с помощью трехмерной фигуры. Рассмотрим пример такой фигуры для бинарной системы, компоненты которой в жидком состоянии образуют гомогенные растворы во всей области концентрации, а в твердом состоянии вообще не растворяются один в другом (рис. 117). На рисунке изображены области трех агрегатных состояний парообразного, жидкого и твердого. Точки I, 2 я Г, Т соответствуют температурам кипения чистых компонентов при различных давлениях, а расположенные ниже точки 5, 6 и 5, 6 — температурам плавления. На диаграмме можно различить ряд поверхностей. Так, выпуклая поверхность 132 1 2 3 выражает зависимость температуры кипения жидких растворов от состава пара. Под ней находится вогнутая поверхность М2 Г, 4, 2, выражающая зависимость температуры кипения от состава жидкого раствора. Сечения такого типа диаграмм, относящиеся к постоянному давлению (р = = I атм), мы рассматривали в гл. VII (см. рис. 109). Поверхность 576 5 7 6 — диаграмма плавкости, т. е. зависимость температуры начала кристаллизации расплава от его состава и давления. Точнее говоря, при температурах и составах, соответствующих точкам на поверхности 575 7, жидкий расплав может находиться в равновесии с твердым первым компонентом, а соответственно на поверхности 76 7 6 — с твердым вторым компонентом. [c.319]

На диаграмме плавкости обозначьте точками а — чистую твердую медь в равновесии с расплавом меди б — жидкий расплав, содержащий 45 % Ni в равновесии с твердым раствором — твердый раствор, содержащий 65 % Ni в равновесии с жидким расплавом г — жидкий расплав, содержащий 50 % Ni при температуре 1670 К. Определите для системы, содержащей 30 % Ni, температуру начала кристаллизации, состав первого кристалла твердого раствора, массу Ni в жидком и твердом состояниях при охлаждении 0,24 кг смеси, содержащей 30 % Ni, до 1470 К температуру кристаллизации последней капли жидкого расплава, состав последней капли жидкого расплава. [c.244]

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]

На рисунке 34 линия — Х1 является соединительной. Она связывает между собой точки, обозначающие состав жидкой и твердой фаз, которые находятся в равновесии при температуре Т . В данном примере концентрация компонента В в твердой фазе ниже, чем в жидкой. Если расплав хорошо перемешивается, скорость диффузии в твердой фазе достаточна для выравнивания состава кристаллов и охлаждение расплава проводится так медленно, что равновесие между фазами поддерживается на протяжении всего процесса охлаждения, например, до температуры То, то г/2 и Х2 будут обозначать равновесные концентрации компонента В в жидкой и твердой фазах нри указанной температуре. По достижении температуры Тд весь расплав закристаллизуется и, следовательно, состав кристаллов будет таким же, как и состав исходного расплава, т. е. концентрация компонента В в затвердевшем расплаве будет равна у . Если компоненты только частично смешиваются в твердом состоянии, то диаграмма плавкости имеет вид, изображенный на рис. 35. [c.179]

Проследим процесс нагревания системы, состав которой а . До температуры система находится в кристаллическом состоянии. В равновесии находятся кристаллы А и кристаллы химического соединения А Вц. При температуре Та 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 Аз,В . При этом состав жидкого расплава меняется. Состав твердой фазы остается неизменным. При температуре Т 1 химическое соединение становится неустойчивым. Оно разлагается на кристаллы В и расплав. Так как система становится при температуре Тх безвариантной, то на кривой нагревания наблюдается температурная остановка. После исчезновения последнего кристалла химического соединения Аа В начинается плавление кристаллов компонента В, Состав расплава вновь начинает меняться, меняется и температура плавления системы. При температуре Гз состав расплава становится таким же, как и состав исходной системы йх- 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]

Существует и другой тип диаграмм плавкости систем, обладающих ограниченной взаимной растворимостью компонентов в твердом состоянии (рис. V. 34,6). Расплавы вдоль линии ГаО выделяют твердые растворы а более богатые компонентом А (их составы располагаются на отрезке Ахм) чем состав расплава в точке Ai. В точке О жидкость находится в равновесии с двумя твердыми растворами, составы которых изображены точками хм и хм. Здесь система трехфазна и число степеней свободы системы при р — onst равно нулю. Следовательно, пока не исчезает одна из фаз, температура затвердевания То остается неизменной. Если первым исчезнет расплав, то в системе, состоящей из твердых фаз аир, температура и состав твердых растворов будет изменяться по кривым ЕМ и FN. Если первой исчезнет фаза М, то из расплава при уменьшении температуры будут кристаллизоваться твердые растворы р, точки составов которых располагаются на отрезке Bxf/. [c.310]

ДИАГРАММА ПЛАВКОСТИ, диаграмма состояния конденсиров. систем с числом компонентов 2 и более, характеризующая равновесие твердых фаз системы с жидкой фазой (расплавом, отсюда название) или, в более сложных случаях, с неск. жидкими фазами. Строится обычно в координатах состав — т-ра при пост, давлении. На такой диаграмме имеется совокупность линий (для двойной системы) или пов-стёй (для тройной системы), изображающих зависимость т-р начала и конца равновесной кристаллизации тв. фаз от состава системы при данном давлении (соогв. линии или пов-сти ликвидуса и солидуса). Над состоящей из неск. ветвей линией ликвидуса расположено фазовое поле жидкости, под линиями солидуса — поля тв. фаз. Области сосуществования жидкой и твердых фаз расположены между ликвидусом н солидусом. Если компоненты двойной системы не образуют хим. соед. и непрерывного ряда твердых р-ров, на Д. п. имеется одна эвтектич. точка, в к-рой т-ра и состав характеризуют расплав, находящийся в равновесии с двумя ТВ. фазами. Затвердевание расплава любого состава в этом случае заканчивается при эвтектич. т-ре совм. кристаллизацией обоих ТВ. компонентов в виде мех. смеси (см. Эвтектика). [c.153]

Тип I. Сплав в твердом состоянии представляет собой тесный комплекс микрокристаллов (кристаллитов) сплавляемых металлов. В качестве примера рассмотрим диаграмму плавкости сплавов кадмия и висмута (рис. 17-2). Кривая d — — Bi выражает Собой ход изменения точки плавления сплава в зависимости от его состава (кривая плавкости). На оси абсписс — процентный состав сплава, на оси ординат — температуры плавления. I область жидкого состояния сплава II — в жидком сплаве появляются кристаллы металлического кадмия III — эвтектика сплава, включающая сравнительно крупные кристаллы d IV — жидкий расплав, включающий кристаллы Bi и V — эвтектика, включающая кристаллы Bi. Точка Е на кривой отвечает и по составу (40% d, 60% Bi) и по точке плавления (146° С) эвтектике. [c.336]

По тем же причинам примеси, близкие по энергиям сублимации к германию, лежат на кривой Трамбора в области значений К и х, близких к 1. Диаграммы состояния с эвтектиками следует считать тем более благоприятнынги с точки зрения. малых значений коэффициента распределения, чем а) уже область твердого раствора В в А, а значит, чем меньше угол а между кривой солидуса и вертикалью О ат. "о В, б) чем больше угол р между касательной к кривой ликвидуса в точке Ь и той же вертикалью О ат.% В (сравните рис. 1.26 и VI.27), где даны частично крупномасштабные диаграммы плавкости, и в) чем ближе точка эвтектики Е к 100 ат. % В (тем более богат примесью В расплав в точке по сравнению с твердой фазой в точке 5 нри той же температуре). [c.429]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология