Диаграмма состояния с ограниченной растворимостью в твердом виде

Весьма часто компоненты, взаимно неограниченно растворимы в жидкой фазе, обладают ограниченной растворимостью в твердом состоянии. При этом возможны два типа соотношений между составами жидкой фазы и выделяющегося из нее твердого раствора и два типа диаграмм.

1. Диаграммы с эвтектическим превращением(рисунок 2.12)

Рисунок – 2.12 – Диаграмма состояния системы с ограниченной растворимостью в твердом виде при наличии эвтектического превращения

Область АТ⁰_Аma отвечает однородному твердому раствору В в А (α – твердый раствор). Линия Т⁰_Ае – линия кристаллизации α – твердых растворов. Линия ma – линия предельной растворимости В в А (α – насыщенный твердый раствор) в зависимости от температуры. Линия Т⁰_Аm – линия состава α – не насыщенного твердого раствора.

Аналогично область Т⁰_ВВвn – область растворов А в В (β – твердый раствор). Линия Т⁰_Ве – начало кристаллизации β – твердого раствора. Т⁰_Вn – линия состава ненасыщенных β – твердых растворов; nb – насыщенных β – твердых растворов.

Проведем охлаждение раствора 1. При понижении температуры в точке 2 жидкий раствор становится насыщенным и начинает кристаллизоваться α – ненасыщенный твердый раствор состава 2^I. По мере охлаждения от точки 2 до точки 3 количество твердого раствора увеличивается, а его состав меняется от точки 2^I до точки «m» и достигает предела растворимости В в А в точке «m». При этом состав жидкой фазы меняется по линии ликвидуса от точки 2 до «е». Раствор состава «е» является насыщенным по отношению к α - и β – твердым растворам (точка «е» принадлежит как линии Т⁰_Ае так и линии Т⁰_Ве), следовательно, из него кристаллизуются одновременно оба твердых раствора, т.е. эвтектика (α + β). Состав α и β в эвтектике отвечает точкам «m» и «n» соответственно.

При дальнейшем охлаждении системы растворимость А в В и В в А уменьшается и идет по линии mа и nb, показывающим состав твердых растворов α и β (насыщенных).

В этой системе температура кристаллизации растворов всегда ниже температуры кристаллизации чистого компонента который принимается за растворитель и чей тип кристаллической решетки сохраняется при образовании твердого раствора. Так, α – твердый раствор – это раствор В в А и тип кристаллической решетки вещества А сохраняется. Для β – твердого раствора растворителем является компонент В и его тип кристаллической решетки сохраняется при растворении в нем компонента А.; Т^β < Т⁰_В.

Жидкая фаза любого состава в диаграммах этого типа содержит больше растворенного вещества, чем твердая фаза, т.е. С_В^жидк. > С^α_В и С_А^жидк. > С^β_А.