Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений - Горшков В.С.
ISBN 5-06-001389-8
Скачать (прямая ссылка):
Кривые полиморфных превращений. Кривые полиморфных превращений, происходящих в равновесных условиях при постоянной температуре, совпадают с изотермой, соответствующей температуре полиморфного превращения. Например (см. рис. 59), если компонент В имеет две полиморфные модификации (В' и В") с температурой превращения 1500°С, то кривая полиморфного превращения будет совпадать на трехкомпонентной диаграмме состояния с линией изотермы соответствующей 1500°С.
4.2. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ДИАГРАММ СОСТОЯНИЯ ТРЕХКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМ И ПРАВИЛА РАБОТЫ С НИМИ
Как уже отмечалось, диаграммы состояния позволяют прежде всего определять путь кристаллизации и путь плавления, причем для одного и того же состава графически эти пути идентичны, но противоположны по направлению и последовательности фазовых превращений. Поэтому при построении пути плавления на трехкомпонентных диаграммах состояния часто бывает целесообразным определить путь кристаллизации соответствующего состава до его полного затвердевания в конечной точке кристаллизации, а затем, начиная от этой точки, проделать тот же самый путь в обратном направлении, имея в виду, что происходящие в равновесных условиях фазовые превращения при охлаждении (путь кристаллизации) противоположны по своему характеру превращениям, происходящим при нагревании (путь плавления). Например, если при охлаждении происходит кристаллизация какого-либо соединения, то при нагревании происходит плавление его кристаллов. Если при охлаждении происходит выделение каких-либо кристаллов за счет взаи-имодействия между расплавом и ранее выпавшей твердой фазой,
253
то при нагревании, наоборот, происходит разложение этих кристаллов и т. д.
Ниже рассматриваются правила работы с трехкомпонентными диаграммами состояния на отдельных типах этих диаграмм в их общем выражении. Указанные правила рассматриваются в той последовательности, которой обычно следует придерживаться при определении путей фазовых изменений.
4.2.1. Определение содержания компонентов по треугольнику концентраций
Для определения содержания какого-либо компонента, например А (рис. 58), в трехкомпонентном расплаве (или суммарного содержания компонентов в твердых фазах), отвечающем данной фигуративной точке М, через эту точку необходимо провести прямую ah, параллельную противоположной (по отношению к вершине треугольника со 100%-ным содержанием этого компонента, т. е. А) стороне ВС треугольника концентраций. Эта прямая отсекает на двух других сторонах АВ и АС треугольника равные отрезки (аВ и ЬС), которые и характеризуют содержание компонента А (в данном случае 30%).
Точно так же для определения содержания компонентов В и С проводятся соответствующие прямые, параллельные сторонам АС (прямая cd) и АВ (прямая ef), содержание компонентов В и С определится соответственно отрезками ск (или dC) и ек (или /В) (в данном случае 50% В и 20% С).
Из рис. 58 легко убедиться, что определение содержания компонентов можно произвести проще на какой-либо одной стороне треугольника концентраций. Для этого из данной точки M к какой-либо одной стороне треугольника, например АС, проводятся отрезки Me и Мб, параллельные двум другим сторонам треугольника, в результате чего первая сторона АС разобьется на три отрезка, соответствующих содержанию всех трех компонентов — содержание А определит отрезок eC —30%, С — отрезок ек — 20% и В — отрезок ое-50%.
4.2.2. Определение температуры начала кристаллизации расплава (или температуры конца плавления твердой смеси)
Температурой начала кристаллизации расплава (или конца плавления твердой смеси) будет температура, соответствующая той изотерме, на которую попадает точка состава этого расплава.
На рис. 62 представлен тип трехкомпонентной диаграммы состояния системы с эвтектикой без двойных или тройных химических соединений и твердых растворов. Температурой начала кристаллизации состава а будет температура 1400°С, поскольку точка а находится на изотерме с этой температурой (при этой же температуре закончится полное расплавление твердой смеси этого состава).
Если точка состава попадает между двумя изотермами, то, принимая условно, что температура между ними изменяется по линей-
ной зависимости (что строго говоря не всегда правильно), интерполяцией находят температуру, соответствующую данной точке состава.
4.2.3. Определение состава первично кристаллизующейся из расплава твердой фазы
Первично выпадающей при кристаллизации фазой будут кристаллы того соединения, в поле первичной кристаллизации которого лежит точка состава исходного расплава.
На рис. 63 изображен тип трехкомпонентной диаграммы состояния с бинарным химическим соединением АС, плавящимся конгруэнтно. Из расплава состава й\ первыми при соответствующей температуре (в данном случае 1300°С) будут выпадать кристаллы соединения АС, поскольку точка этого состава лежит в поле первичной кристаллизации этого соединения.
Если точка состава исходного расплава (например, а2) попадает на конгруэнтную пограничную кривую (например, Е\вз), то при соответствующей температуре (1400°С) одновременно начнется кристаллизация двух соединений А и АС, поля первичной кристаллизации которых разделяет эта кривая. Если точка состава исходного расплава попадает на инконгруэнтную пограничную кривую, то путь кристаллизации с нее сразу же сойдет и начнут выпадать кристаллы одного соединения, в поле которого после этого попадает точка состава жидкой фазы.
