Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 1 - Вест А.
ISBN 5-03-000056-9
Скачать (прямая ссылка):
Когда в результате охлаждения состав жидкости достигает точки Ь, то начинают выделяться кристаллы А. При дальнейшем понижении температуры фигуративная точка жидкости перемещается вдоль моновариантной кривой bed; в этом темпера-
В
С
1.4. Трехкомпонентные конденсированные системы
491
турном интервале в равновесии находятся три фазы: А, В и жидкость. Для нахождения относительных количеств этих трех фаз можно применить графическое построение, аналогичное показанному на вспомогательной схеме на рис. 11.22 и позволяющее использовать правило рычага. Поясним это для случая, когда жидкость имеет состав с. Фигуративная точка состава а лежит в треугольнике с вершинами А, В и с; можно провести прямые, проходящие через точку а, параллельно сторонам Вс и Ас (эти прямые на рис. 11.24 не показаны) и определить количественный фазовый состав по пересечению этих прямых со стороной АВ.
При изменении состава жидкости от Ь к й наряду с кристаллизацией фазы А продолжается также образование кристаллов В. Это можно проверить, применив правило рычага для равновесий с жидкостью различного состава, лежащего между Ь и а1. Кроме того, можно заметить, что при выделении кристаллов А из жидкости (скажем, состава с) точка жидкости может остаться на кривой с& только в том случае, если одновременно выделяется и фаза В.
Точка & — точка тройной эвтектики. При составе, соответствующем этой точке, система имеет самую низкую температуру, при которой жидкая фаза еще может равновесно существовать. При достижении этой температуры жидкость имеет состав й и должна кристаллизоваться в виде смеси фаз А, В и С. Кристаллы фазы С появляются при этом впервые. Равновесные количества фаз А, В и С, образовавшиеся после завершения всего процесса, определяются по правилу рычага*.
По этой же схеме можно рассмотреть поведение других составов при охлаждении и последовательность происходящих при этом процессов. Отличия от вышеописанного возникают только для тех составов, которые совпадают с моновариантными кривыми или нонвариантной точкой. Таким образом, жидкость состава й переходит сразу же в смесь твердых фаз А, В и С при постоянной температуре. Нагревание твердофазных смесей опи
В С
Рис. 11.24. Пути кристаллизации в тройной эвтектической системе.
* Правило рычага, действующее в бинарных системах, для тройных систем преобразуется в правило моментов. — Прим. перев.
492
11. Интерпретация фазовых диаграмм
сывается обратной последовательностью тех же процессов, которые происходят при кристаллизации, поэтому специально обсуждать их не имеет смысла.
11.4.2. Тройные системы с двойными соединениями
Тройные системы с одним конгруэнтно плавящимся двойным соединением, но без тройных соединений и твердых растворов имеют диаграммы одного из двух типов, представленных на
А А
В ВС С В ВС С
Рис. 11.25. Проекция возможных поверхностей ликвидуса тройных систем, содержащих одно конгруэнтно плавящееся бинарное соединение.
рис. 11.25. На диаграмме типа а треугольник ABC можно разделить на два треугольника меньшего размера, отвечающих вторичным системам А—В—ВС и А—ВС—С. Обе эти системы относятся к простым эвтектическим системам, и их рассмотрение практически не принесет ничего нового в сравнении с проведенным выше обсуждением диаграмм, представленных на рис. 11.23 и 11.24. Единственная особенность, которую следует упомянуть, связана с сечением А—ВС.
Сечение А—ВС представляет собой настоящее бинарное сечение, поскольку любой лежащий на нем состав в виде твердых фаз, жидкости или их смеси может быть получен сочетанием только компонентов А и ВС. Система А—ВС является простой эвтектической с температурой эвтектики Ti. Последняя, будучи минимально возможной температурой существования жидкости в системе А—ВС, является в то же время температурным максимумом на моновариантной кривой, разделяющей поля первичных кристаллизации в тройной системе А—В—С (т. е. Т\"5> >Ei и Е2). (Используя аналогию с географическими контурными картами, можно отождествить Ti с наивысшей точкой седловины между двумя горами А и ВС*.)
* В отечественной литературе подобные точки называются седловинными, перевальными или точками Ван Рейна. — Прим. перев.
11.4. Трехкомпонентные конденсированные системы
493
жидкость
ьостав
ВС
На рис. 11.25,6 соединение ВС также плавится конгруэнтно, однако кристаллизация некоторых тройных составов в этом случае проходит иначе, чем в системе, показанной на рис. 11.25, а. Моновариантные кривые, разделяющие поля первичной кристаллизации фаз А и В, а также В и ВС, в этом случае пересекают сечение А—ВС, чего не наблюдалось на рис. 11.25, а. Нонвариантная точка, находящаяся на пересечении этих двух моновариантных кривых, лежит вне треугольника А—В—ВС. Каледый треугольник, в том числе и А—В—ВС, имеет соответствующую ноивариант-ную точку. В ней сосуществуют три кристаллические фазы, которые расположены в вершинах треугольника, соответствующего данной точке. Если нонвариантная точка лежит внутри треугольника сосуществующих фаз, то она должна быть точкой тройной эвтектики. Если же точка расположена вне своего треугольника, то из этого следует, что это тройная перитектическая точка. Понижение температуры вдоль моновариантных кривых, разделяющих поля кристаллизации А и ВС, должно происходить в направлениях, указанных стрелками, поскольку перитектическая температура Р должна быть выше, чем температура эвтектики Е.
