ПОСТРОЕНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ ОСНОВНЫХ ТИПОВ ДИАГРАММ ПЛАВКОСТИ

Набор концентрационных кривых G — х,- при различных температурах с определением по ним состава равновесных фаз позволяет установить характер фазового равновесия в системе и полностью отобразить диаграмму состояния (см. п. 1.4.1 и 1.4.2). Необходимо отметить, что в данном случае речь идет не о строгом расчете, а о построении термодинамическим методом принципиальной схемы, отражающей фазовые равновесия в рассматриваемых системах, при условии, что общий характер взаимодействия в системах в принципе известен.

Диаграммы плавкости с неограниченной растворимостью компонентов в твердом и жидком состояниях

На рис. 4.9 представлена принципиальная схема построения диаграммы с неограниченной растворимостью.

Температуры плавления компонентов А и В (ТА и Тв соответственно) известны и нанесены на диаграмму Т—Х/(ТА< Тв). Расчет и построение концентрационных кривых G — х,-, по которым определяют составы сосуществующих равновесных фаз, проводят при различных температурах. Выберем температуры Т{ и Т2, которые лежат между температурами ТАиТв, а. также температуру Т3> Тв

Температуры отмечают на диаграмме Т — х,- и проводят на ней изотермы.

Диаграмма плавкости с неограниченной растворимостью в жидком и твердом состояниях

Рис. 4.9. Диаграмма плавкости с неограниченной растворимостью в жидком и твердом состояниях

Определим составы равновесных фаз при температуре Тх. Вычислим и отметим на графике G — х,- свободные энергии Гиббса чистых компонентов Ли В: GAL и GBL — для жидкого состояния компонентов, а также GAS и GBS — для твердого состояния компонентов при данной температуре.

Напомним, что стабильной является фаза, для которой изобарно-изотермический потенциал (свободная энергия Гиббса) располагается в области более низких значений. При температуре ТА< 7) < Тв компонент А находится в жидкой фазе, поэтому GA < GA, а компонент В — в твердой фазе и GBL > GBS.

Учитывая общий характер концентрационной зависимости изобарно-изотермического потенциала для растворов, соединяем соответствующими кривыми попарно точки GA и GBL, а также GA и GBS. В итоге получаем при температуре Т{ две пересекающиеся кривые: Gl — для жидких и Gs для твердых растворов.

Проводим общую касательную к этим кривым и в точках касания /j и sx получаем составы хв и хв соответственно жидкой и твердой фаз, находящихся в равновесии при температуре Tv Далее проецируем эти составы на диаграмму состояния Т — х,- на горизонталь Т{, обозначенную на рисунке. В результате получаем конноду l{ s{, концы которой отвечают составам насыщенных жидких и твердых растворов, находящихся в равновесии при Tv

Повторяя ход рассуждений для любой другой температуры, например Т2, можно получить другую пару сопряженных точек /2 и s2 на изотерме Т2 диаграммы состояния. Так как Т2> Ть концентрационные кривые располагаются в области более низких значений.

При температуре Т3, выбранной выше температур плавления компонентов, термодинамически устойчивым будет жидкий раствор во всем диапазоне концентраций (GL < Gs). Следовательно, концентрационная зависимость GL будет располагаться ниже кривой Gs для твердых растворов и общую касательную к этим кривым провести нельзя. Кристаллизация твердого раствора невозможна.

Соединим на диаграмме Т — х, общей кривой все точки /,, отвечающие жидким растворам, включая ТА и Тв, получаем кривую ликвидус. Соответственно, кривая, соединяющая точки st, — линия солидус. Замыкая эти кривые в точках плавления компонентов, получаем простейший вариант фазовой диаграммы, характеризующий равновесие двух фаз.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >