Примеры разбора диаграмм

Разобрать диаграмму, используя план разбора диаграмм двухкомпонентных систем.

План разбора диаграммы двухкомпонентной системы

1. Найти химические соединения, обозначить их, определить состав:

а) устойчивые;

б) неустойчивые.

2. Найти твердые растворы, обозначить области их существования:

а) с неограниченной растворимостью;

б) с ограниченной растворимостью.

Определить кристаллическая решетка какого компонента сохранена.

3. Определить и подписать участки линии ликвидуса, где кристаллизуются соединения и твердые растворы.

4. Определить фазы в областях, прилегающих к этим участкам линии ликвидуса.

5. Определить наличие эвтектик. Их состав: качественный (что совместно кристаллизуется) и количественный (% А и % В).

6. Определить перитектические превращения, перитектическую линию. Что кристаллизуется и что растворяется?

7. Определить монотектические превращения.

8. определить фазы во всех других областях.

9. Для любой точки на диаграмме определить: число фаз; состав фаз; относительное количество фаз; число степеней свободы.

10. Для раствора любого состава провести охлаждение и уметь изобразить кривую охлаждения.

1. В данной системе есть три устойчивых соединения (С, Е, F) и два неустойчивых (Д, G). Устойчивым отвечают конгруэнтные точки их плавления (С^I, Е^I, F^I), а неустойчивым – линии разложения соединений при их нагревании (rq и gs). Состав соединений определяется по оси состава (% А и % В).

2. Есть три области существования твердых растворов:

1) с неограниченной растворимостью друг в друге веществ Е и F (γ – твердый раствор). Кристаллическая решетка обоих соединений одинакова, эту же решетку имеет и γ –раствор.

2) два твердых раствора с ограниченной растворимостью – α – твердый раствор с сохранением кристаллической решетки А и β – твердый раствор с сохранением решетки С.

3. На диаграмме подписаны участки линии ликвидуса и что начинает кристаллизоваться на них.

4. В областях, прилегающих к этим участкам линии ликвидуса, существует в равновесии две фазы: твердая (смотри пункт 3) и жидкая, отвечающая линии ликвидуса.

5. В системе есть три эвтектики: е₁, е₂ и е₃. Качественный состав (что совместно кристаллизуется) определяется точками на концах эвтектической линии:

е₁ : линия mn; совместно кристаллизуются твердые насыщенные растворы α (состав «n») и β (состава «m»);

е₂ : линия кd; кристаллизуются соединения «С» и «Д».

е₃ : линия gs; кристаллизуются соединения F и G.

Состав эвтектик (% А и % В) определяется проецированием точек е₁, е₂ и е₃ на ось состава.

6. Перитектические превращения происходят при охлаждении растворов на перитектических линиях rq и xp.

На линии rq кристаллизуется неустойчивое «Д», что приводит к растворению ранее выпавших (в области IV) кристаллов Е.

На линии xp кристаллизуется неустойчивое соединение «G», что вызывает растворение ранее выпавших (в области VIII) кристаллов В.

7. Монотектических превращений нет.

8. В областях ниже эвтектических линий находятся по две твердые фазы: ниже линии mn – α и β твердые растворы; кd – твердые С и Д; gs – соединения F и G. Эти фазы могут быть либо в чистом виде, либо входить в состав эвтектики.

Так в области XI – α + Э (α + β)

XII - β+ Э (α + β)

XIII – С + Э (С + Д)

XIV – Д + Э (С + Д)

В области XV две твердые фазы Д и Е, в области Х – две твердые фазы G и В.

9. Для точки «у» в области VI: число фаз – две (твердый раствор γ состава «u» и жидкий раствор состава «t»). Проецируя точки «u» и «t» на ось состава, находим % а и % В в этих фазах.

Относительное количество фаз определяется по конноде «tu», которая берется за 100 %:

Число степеней свободы рассчитывается по правилу фаз Гиббса: С= К-f+n = 2-2+1=1. Система моновариантна.

10. Проведем охлаждение раствора 1.

От точки 1 до 2 идет охлаждение жидкой системы без фазовых превращений.

От 2 до 3 – кристаллизуется В, при этом состав жидкости меняется от точки 2 до х. В точке 3 - перитектическое превращение: образование G и растворение В; состав жидкой фазы не меняется (точка х). По оканчании процесса остается в избытке жидкая фаза.

От точки 3 до 4 – кристаллизуется G, состав жидкой фазы изменяется от точки х до е₃.

В точке 4 – эвтектический процесс, совместная кристаллизация F и G.

Ниже точки 4 – охлаждение системы (F + G) без фазовых превращений.

На любой диаграмме двухкомпонентных систем горизонтальные линии отвечают равновесию трех фаз (одна жидкая и две твердые); такие системы инвариантны (С = 0). На кривых охлаждения это отразится в виде горизонтальных участков (Т = const). На рассмотренной диаграмме таких пять линий: mn, rq, gs, sp, kd.

РАСТВОРЫ