Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений - Горшков В.С.
ISBN 5-06-001389-8
Скачать (прямая ссылка):
Другой важный элемент строения — кривые солидуса, точки которых показывают состав твердой фазы, в частности насыщенного твердого раствора (например, кривая Мв на рис. 43), находящейся в равновесии с жидкой фазой (состав которой показывают точки кривой ликвидуса), а также температуру начала плавления твердой фазы при ее нагревании или конца кристаллизации при охлаждении расплава. Солидус может быть представлен также и ломаной линией (например, /^ез, Ыв на рис. 43).
Поскольку вдоль кривых ликвидуса и солидуса в равновесии находятся две фазы — жидкая и одна твердая, по правилу фаз все точки этих кривых (кроме тройных точек и точек, отвечающих составам индивидуальных химических соединений) выражают моновариантное состояние системы (/=/(+1—Р=2+1—2=1). Однофазная область жидкой фазы над кривыми ликвидуса является дивариантной.
Точки эвтектики и перитектики. Эвтектоидные точки. Ветви кривых ликвидуса пересекаются в точках, называемых точками эвтектики (например, точки еи ?2, еъ и т. д. на рис. 43), а составы, соответствующие этим точкам, называются эвтектическими. Эвтектический состав строго постоянен для каждой данной частной двухкомпонентной системы (на рис. 43 частными по отношению ко всей системе А—В являются системы А—А2В2, АгВ2—А4В4, А4В4—В) и расположен между точками составов соединений, образующих эту частную систему. Плавление или кристаллизация любого состава таких систем происходит (начинается и заканчивается) при одной и той же строго постоянной и наинизшей (по сравнению со всеми другими составами этой частной системы) температуре, называемой эвтектической температурой (например, температуры Ъг на рис. 43).
В точках эвтектики в равновесии находятся три фазы: одна жидкая и две твердые (например, в точке эвтектики е2 — жидкая фаза состава этой точки и твердые фазы А2В2 и А3В3), поэтому в соответствии с правилом фаз точки эвтектики выражают инвариантное состояние системы (}=К +1—Р=2+1—3=0). Это означает, что система из характеризуемой точкой эвтектики состояния не может перейти в другое состояние (т. е. не может изменить свои параметры — температуру и концентрацию), пока не исчезнет хотя бы одна фаза.
Следует отметить, что в точках эвтектики происходит только
219
физический процесс кристаллизации (при охлаждении) или плавления (при нагревании) и кристаллизация в этой точке всегда заканчивается (т. е. жидкая фаза исчезает).
Точка (п на рис. 43) пересечения кривой ликвидуса («/) с изотермой (/„) инконгруэнтного плавления химического соединения (А3В3), плавящегося с разложением, называется точкой перитектики, а соответствующая ей температура — перитекти-ческой температурой. Подобные точки, так же как и точки эвтектики, выражают инвариантное состояние системы (в точке п в равновесии находятся три фазы: жидкая — состава этой
точки — и две твердые — кристаллы соединений А3В3 И А4В4).
В отличие от эвтектической точка перитектики является точкой химической реакции и в зависимости от исходного состава кристаллизация в этой точке перитектики может закончиться (жидкая фаза исчезнет) или продолжится дальше (исчезнет одна твердая фаза) до точки эвтектики. Различие между точками эвтектики и перитектики заключается также в том, что первые всегда лежат ниже температур кристаллизации (или плавления) чистых компонентов, а вторые между указанными температурами.
Аналогичная точке эвтектики инвариантная точка (е3 на рис. 43) в системах с ограниченным рядом твердых растворов называется эвтектоидной точкой, а соответствующая ей температура — эвтектоидной температурой.
Изотермы полиморфных превращений. При наличии в двухком-понентной системе соединений, существующих в нескольких полиморфных модификациях (например, соединение А3В3 на рис. 43 существует в виде полиморфных форм А3'В3' и А3"В3"), на диаграмме состояния появляется изотерма (Ыи), разделяющая температурные области стабильного существования этих форм (выше температуры 1и соединение А3В3 существует в виде Аз'Вз'-, а ниже — в виде А3"В3"-формы).
Бинодальиые кривые. Если в двухкомпонентной системе имеет место явление ликвации (фазового разделения однородной жидкой фазы на две несмешивающиеся жидкости), то на кривой ликвидуса появляется характерная горбообразная кривая (например, с\С2сг на рис. 43), называемая бинодальной кривой, ограничивающая область ликвации. Точки левой и правой ветвей этой кривой {с2С\ и с2с3) характеризуют составы двух жидких фаз, находящихся при данной температуре в равновесии. В области ликвации до начала кристаллизации расплава двухкомпонентная система моноварианта, а после начала кристаллизации — инвариантна.
В системах с образованием ограниченного твердого раствора бинодальными кривыми или линиями сольвуса называют также кривые (например, на рис. 43), характеризующие составы находящихся в равновесии твердых растворов ниже эвтектоидной температуры
Конноды. Коннодами на диаграммах состояния называются отрезки прямых, соединяющие своими концами точки составов
220
фаз, находящихся в равновесии при данной температуре. На диаграммах двухкомпонентных систем коннодами являются отрезки прямых, параллельных оси концентраций, т. е. конноды совпадают с изотермами (например, коннода с\с$, лежащая своими концами на кривой ликвидуса, показывает, что при соответствующей температуре в равновесии находятся жидкие фазы, составы которых выражаются точками С\ и с2, коннода Ы, лежащая своими концами на вертикалях состава соединений А2В2 и А3В3, показывает, что в равновесии находятся фазы, состав которых выражается точками % и I, а именно, соединения А2В2 и А3В3 и т. д.).
