Диаграммы состояния двухкомпонентных равновесных систем

Диаграммой фазового равновесия называется графическое изображение соотношений между параметрами состояния.

Фигуративная точка – каждая точка на диаграмме состояния, которая определяет численные значения параметров, характеризующих данное состояние системы.

В двухкомпонентной системе в твердом виде могут образоваться три вида фаз.

Твердый раствор – это фаза, в которой один из компонентов сохраняет свою кристаллическую решетку, а атомы другого растворяемого компонента располагаются в решетке растворителя и искажают ее.

Химическое соединение – это фаза, которая образуется, если элементы, составляющие сплав, взаимодействуют друг с другом.

Механические смеси образуются, если элементы, входящие в состав сплава, при затвердевании из жидкого состояния не растворяются друг в друге и не взаимодействуют.

Рисунок 2.1 - Диаграмма состояния с эвтектикой

На рисунке 2.1 представлена диаграмма состояния двухкомпонентной системы с эвтектикой.

Линия, выше которой находится поле однофазного расплава, называется ликвидус.

Линия, ниже которой находится твердая фаза, называется солидус.

Точка Е – эвтектика, т.е. тройная точка. В ней в равновесии находится три фазы: две твердых фазы и одна жидкая фаза.

На рисунке 2.2 представлена диаграмма состояния двухкомпонентной системы, в которой компоненты А и В образуют химическое соединение, плавящееся конгруэнтно.

Рисунок 2.2 – Диаграмма состояния с химическим соединением плавящимся конгруэнтно

Вертикаль, проведенная от точки состава химического соединения АmВn до линии ликвидуса, характеризует плавление смеси, отвечающей составу АmВn.

На диаграмме состояния присутствуют 2 эвтектики: эвтектика между А и АmВn и эвтектика между В и АmВn.

На рисунке 2.3 представлена диаграмма состояния двухкомпонентной системы, в которой компоненты А и В образуют химическое соединение, плавящееся инконгруэнтно (с разложением). При таком плавлении соединение выделяет жидкую фазу и твердое вещество, отличающееся по составу от исходного соединения, т.е. распадается на две фазы. Диаграмма состояния характеризуется одной эвтектикой Е между компонентами А и АmВn и наличием слабо выраженного перегиба u на кривой ликвидуса. При температуре химическое соединение разлагается на жидкость состава u и твердое вещество В.

Рисунок 2.3 – Диаграмма состояния с химическим соединением, плавящимся инконгруэнтно

Точка «u» называется перитектика (переходная точка), выше которой химическое соединение АmВn существовать не может.

На рисунке 2.4 представлена диаграмма состояния двухкомпонентной системы, в которой компоненты А и В образуют неограниченный твердый раствор.

Рисунок 2.4 – Диаграмма состояния с неограниченным твердым раствором

Верхняя кривая –линия ликвидуса, выше нее – однофазное поле расплава. Нижняя кривая – солидус, ниже него жидкая фаза отсутствует. Подсолидусная область представляет однофазное поле гомогенного твердого раствора. Смеси плавятся в интервале температур между солидусом и ликвидусом системы.

На рисунке 2.5 представлена диаграмма состояния двухкомпонентной системы, в которой компоненты А и В образуют ограниченный твердый раствор.

Рисунок 2.5 – Диаграмма состояния с ограниченным твердым раствором

Компоненты в этой системе не выпадают в чистом виде.

В области асdb сосуществуют два насыщенных твердых раствора, составы которых при понижении температуры перемещаются по линиям ас и db [10].