Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 1 - Вест А.
ISBN 5-03-000056-9
Скачать (прямая ссылка):
Для обозначения составов тройной системы каждую из сторон равностороннего треугольника (рис. 11.22) делят на 100 частей. Точка А соответствует 100% компонента А; сторона ВС — 0% А и линия ХУ— 10% А. Таким образом, для определения содержания А в любом составе тройной системы следует через:
488
11. Интерпретация фазовых диаграмм
точку, отвечающую данному составу, провести прямую, параллельную стороне ВС; пересечение этой линии со сторонами АВ или АС дает процентное содержание А. Таким же образом, проведя линии, параллельные сторонам АС и АВ, находят соответственно содержание компонентов В и С. Так, точка Р на рис. 11.22 соответствует составу 30% А, 45% В и 25% С. Составы могут быть выражены в атомных, мольных или массовых
г 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
Ь % с о
Рис. 11.22. Координатный треугольник для изображения составов трехкомпо-
нентной системы.
процентах, но, естественно, нельзя использовать одновременно в одной диаграмме разные способы выражения концентрации. Как показала практика, для неорганических систем удобно выражать содержание в мольных процентах, так как при этом устанавливается наиболее простая связь формул бинарных и тройных соединений с их составом.
Другой способ определения состава заключается в построении дополнительных линий, пересекающих одну из сторон треугольника. Так, для нахождения состава в точке Р (рис. 11.22) проведены линии РО и РС}, параллельные сторонам АС и АВ соответственно. Длина отрезка СО определяет содержание В (45%), длина (ЗВ — содержание С (25%), а отрезок 0(Э— содержание компонента А (30%), лежащего в вершине, противоположной стороне ВС. Этот метод весьма полезен тем, что позволяет определить для любого тройного состава количествен
11.4. Трехкомпонентные конденсированные системы
489
ное соотношение фаз, образующих треугольник произвольного вида.
В большинстве тройных систем с двойными и тройными соединениями, а также с жидкой фазой треугольники, соединяющие фазы, находящиеся в равновесии, оказываются неравносторонними. Такой пример показан в виде небольшой схемы справа вверху на рис. 11.22: точка Р соответствует смеси фаз, имеющих составы А, Б и Е. Вспомогательная линия вР параллельна стороне ЭЕ, а НР— стороне АЕ. Процентное содержание фаз А, И и Е в составе Р рассчитывается из относительных длин отрезков Б в, АН и 00 соответственно.
11.4.1. Простые эвтектические системы, не образующие двойных и тройных соединений
Проекция поверхности ликвидуса простой эвтектической системы на плоскость составов показана на рис. 11.23. Все три бинарные системы А—В, А—С и В—С являются эвтектическими (что показано на примере системы А—В) с температурами эвтектик Та, Тъ и Тс соответственно. Поле первичной кристаллизации каладой фазы тройной системы изображается поверхностью. Для фазы В, например, эта поверхность ограничена точками В, Та, Та и Тс. Вершина куполообразной поверхности кристаллизации конгруэнтно плавящейся .фазы имеет координаты состава, соответствующие составу плавящегося соединения, и ординату, соответствующую температуре его плавления. Крутизну наклона поверхности кристаллизации (ликвидуса) можно показать, нанеся на диаграмму изотермические сечения (в случае фазы В нанесены проекции линий пересечения поверхности ликвидуса изотермами 7*1.....¦ 7"Б). Соседние поверхности первичных кристаллизации пересекаются по наклонной пограничной кривой (например, поверхности первичной кристаллизации фаз А и В по кривой Та—Та). Три поверхности первичной кристаллизации имеют только одну общую точку — точку нонвариантного равновесия Та. Состав в точке Та обладает минимальной для данной тройной системы температурой плавления, следовательно, Та — точка тройной эвтектики (при Та Р = 4: А, В, С и жидкость; отсюда Р=0). ТаТа> ТьТа и ТсТа — кривые моновариантных равновесий (Р = 3: например А* В и жидкость, следовательно, F=l). Степенью свободы, которую необходимо зафиксировать, чтобы полностью определить состояние всех фаз, могут быть или температура, или состав жидкой фазы. Стрелки на моновариантных кривых указывают направление, понижения температуры. Следует добавить, что моновариантные кривые в тройных системах развиваются из нонвариантиых точек бинарных систем (в данном случае эвтек
490
П. Интерпретация фазовых диаграмм
тических точек) в результате добавления третьего компонента.
Для выяснения характера равновесий в тройных составах при температурах, лежащих между ликвидусом и солидусом, проследим путь кристаллизации состава, отвечающего точке а (рис. 11.24) и находящегося первоначально в жидком состоянии. Этот состав лежит в поле первичной кристаллизации фазы В. Следовательно, при понижении температуры ниже ку-
Рис. 11.23. Проекция тройной эвтектической системы на треугольник составов. Показаны моновариантные пограничные линии и линии пересечения поверхности ликвидуса изотермическими плоскостями.
полообразной поверхности ликвидуса первыми будут появляться кристаллы фазы В. По мере кристаллизации В содержание этого компонента в жидкости уменьшается, причем новый состав жидкости и кристаллы В лежат на одной прямой, проходящей через точку а. С понижением температуры состав жидкости удаляется от угла В вдоль этой прямой по направлению к точке Ъ. Для температур, лежащих в этом интервале (т. е. в том интервале, в котором состав жидкости меняется от а до Ь), относительные количества жидкости и кристаллов В вычисляются по правилу рычага. Например, к моменту, когда состав жидкости приходит в точку Ь, доля имеющейся жидкости составляет аВ/ЬВ.
