Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений - Горшков В.С.
ISBN 5-06-001389-8
Скачать (прямая ссылка):
Система 2г02 имеет большое значение для производства различных изделий и керамических масс на основе диоксида циркония, которые применяются в качестве твердых электролитов для работы при высоких температурах, высокотемпературных нагревателей, футеровки сталеразливочных ковшей, высокотемпературной теплоизоляции, защитных обмазок некоторых огнеупоров, защиты от коррозии и эрозии деталей реактивных двигателей, для изготовления тиглей для высокотемпературной плавки различных металлов, в качестве конструкционного материала и т. д.
215
Контрольные вопросы
1. Почему в одной и той же температурной области не могут быть термодинамически стабильными две полиморфные модификации одного и того же соединения? При какой температуре они могут сосуществовать в стабильном состоянии?
2. Какие отклонения от равновесного состояния характерны в реальных условиях в системе БЮг и чем объясняются эти отклонения?
3. В виде каких наиболее стабильных форм существуют в обычных условиях оксиды А1203, М§0 и ХтО^ Почему при изготовлении изделий из 2т02 необходимо стабилизировать его кубическую форму и как это можно осуществить?
ГЛАВА 3
ДВУХКОМПОНЕНТНЫЕ СИСТЕМЫ
3.1. ЭЛЕМЕНТЫ СТРОЕНИЯ ДИАГРАММ СОСТОЯНИЯ ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМ
К основным элементам строения двухкомпонентных (бинарных) диаграмм состояния относятся: координатные оси, вертикали составов, изотермы, точки составов химических соединений, кривые ликвидуса и солидуса, точки эвтектики и перитектики, эвтектоид-ные точки, изотермы полиморфных превращений, бинодальные кривые.
На рис. 43 изображена общая (буквенная) диаграмма состояния двухкомпонентной системы, на которой показаны практически все основные элементы строения двухкомпонентных диаграмм. Все поле диаграммы разделяется этими элементами строения на ряд областей, соответствующих равновесному существованию опреде-
Рис. 43. Основные элементы строения диаграммы состояния двухкомпонентной системы
217
ленных фаз (обозначение этих фаз обычно пишется в соответствующей области диаграммы).
Координатные оси. Двухкомпонентные диаграммы состояния строятся в координатах температура (ось ординат) — концентрация (содержание) компонентов (ось абсцисс). Параметр давление (упругость пара) для двухкомпонентных силикатных систем принимается за постоянную величину, т. е. правило фаз Гиббса при работе с ними используется в виде /=/С+1—Р. Цифры на оси абсцисс (см. рис. 43) указывают содержание какого-либо одного компонента (например, В на рис. 43) чаще всего в % (мае.) (содержание другого компонента находится по разности: %А= = 100—%В). Точки А и В в начале и конце оси абсцисс соответствуют 100%-ному содержанию компонента, обозначение которого стоит в этой точке.
Вертикали составов. Изотермы. Вертикалью состава называется перпендикуляр, опущенный из любой точки диаграммы на ось концентраций или восстановленный к ней из какой либо точки этой оси (например, вертикали аЬ, й—АгВ2, а\Ь\, т—А3В3 и т. д.). Всем точкам этого перпендикуляра соответствует один и тот же состав с одинаковым содержанием компонентов.
Изотермами на двухкомпонентных диаграммах состояния являются прямые, проведенные параллельно оси концентраций (например, прямые, соответствующие точкам *е,' *е*> *Р' и и т. д. на оси температур).
Точки составов химических соединений. Составы бинарных химических соединений обозначаются точками на оси концентраций (например, точки А1В1, АгВ2 и т. д. на рис. 43), соответствующими содержанию компонентов в этих соединениях. Каждому химическому соединению соответствует своя вертикаль состава (например, вертикали А2В2—й, А3В3—т и т. д.).
В зависимости от характера процесса, происходящего при нагревании соединений и возникающих при этом фазах, различают три типа химических соединений: плавящиеся без разложения (конгруэнтно), плавящиеся с разложением (инконгруэнтно) и разлагающиеся (или образующиеся) при изменении температуры в твердом состоянии. Плавление без разложения означает, что при плавлении кристаллического соединения определенного состава образуется только жидкость (расплав) того же состава; при плавлении с разложением образуется жидкость и выделяются кристаллы другого соединения, при этом, естественно, составы как жидкости, так и образующегося соединения отличаются от состава исходного плавящегося соединения; к третьему типу соединений относятся соединения, которые еще до образования жидкой фазы разлагаются (или образуются) при изменении температуры в твердом состоянии.
Кривые ликвидуса и солидуса. Важнейшим элементом строения двухкомпонентных диаграмм состояния являются кривые ликвидуса (например, кривые 4АСи Сзеи е\й, йе2, е2п, п\, /е3, е3гв на
218
рис. 43). Точки кривых ликвидуса показывают состав жидкой фазы (расплава), насыщенной при соответствующей температуре (температуре ликвидуса) по отношению к одной твердой кристаллической фазе, т. е. существующей с ней в равновесии (например, на кривой сзб! в равновесии с жидкой фазой находятся кристаллы соединения А, на кривой /е3 — кристаллы соединения А4В4 и т. д.). Точки кривых ликвидуса показывают также температуру начала кристаллизации расплава при его охлаждении или температуру конца плавления твердого вещества при его нагревании.
