Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений - Горшков В.С.
ISBN 5-06-001389-8
Скачать (прямая ссылка):
При охлаждении жидкости состава аъ на кривой ликвидуса выделяются кристаллы АВ, состав окончательно затвердеет при эвтектической температуре (/, образуя смесь кристаллов А + В, ниже эвтектической температуры будет происходить охлаждение смеси кристаллов АВ и В (по вертикали кт). При температуре /3 за счет взаимодействия этих соединений образуется соединение А2В2 и остается избыток кристаллов АВ, при температуре ?4 соединение А2В2 разложится на А и АВ и смесь вновь будет состоять только из кристаллов этих соединений, при температуре /5 за счет взаимодействия между АВ и В образуется соединение А1В1 и в избытке остаются кристаллы В, т. е. система будет состоять из кристаллов А1В1 и В.
3.2.6. Правила определения путей кристаллизации в двухкомпонентных системах с образованием твердых растворов
На рис. 48 представлена диаграмма состояния двухкомпонент-ной системы с непрерывным рядом твердых растворов. Выше кривой ликвидуса ^дЬгв находится однофазная область ненасыщенной жидкой фазы, между кривыми ликвидуса и солидуса ^Ас2^в — двухфазная область жидкости и твердого раствора между компонентами А и В, обозначенного 5АВ, и ниже кривой солидуса ^Ас2^в— однофазная область твердого раствора 5АВ (твердый раствор — одна фаза). Следует отметить, что в данной системе, не имеющей разрывов непрерывности в составах твердого раствора, образуется всегда один и тот же твердый раствор переменного состава, т. е. твердый раствор одного и того же структурного типа, причем все двухкомпонентные составы кристаллизуются только в виде твердого раствора 5дв, а в чистом виде компоненты А и В из таких составов не выпадают.
230
Пути кристаллизации всех двухкомпонентных составов в этой системе идентичны. Рассмотрим, например, расплав состава а. При температуре ?1 (точка Ь на кривой ликвидуса) жидкая фаза окажется насыщенной по отношению к твердому раствору, состав которого определится концом проведенной из точки Ь конноды Ъс, лежащим на кривой солидуса (точка с). При дальнейшем охлаждении состав жидкой фазы будет изменяться по кривой ликвидуса (от точки Ь к точке Ь2), а состав кристаллизующегося твердого раствора — по кривой солидуса (от точки с к точке с2). Когда состав твердого раствора окажется одинаковым с исходным составом жидкости, т. е. когда точка состава твердого раствора, в данном случае точка с% окажется на вертикали исходного состава (аЬс2й), при температуре и произойдет окончательное затвердевание расплава, который в этот момент будет иметь состав Ь2. Таким образом, путь изменения состава жидкой фазы изобразится как а-»-&->-&2, а твердой—
С-Ъ-Сг+й.
Следует также отметить, что поскольку в ходе кристаллизации при разных температурах из расплава выпадают кристаллы твердого раствора разного состава (например, при ?1 состава с, при и состава с1 и т. д.), может создаться впечатление, что полностью затвердевший расплав должен представлять собой смесь кристаллов твердого раствора разного состава. Однако при равновесных условиях (а диаграммы состояния выражают только равновесные состояния вещества) этого не произойдет. Окончательно затвердевший расплав будет состоять только из одних однородных кристаллов твердого раствора состава с2, совпадающего с составом исходного расплава. Это произойдет именно потому, что точки кривой солидуса выражают такое состояние системы, когда равновесие уже установилось, а это предполагает, что процесс диффузии прошел до конца. Поскольку на кривой солидуса данной температуре соответствует в равновесных условиях только один какой-то определенный состав твердого раствора, ранее выпавшие кристаллы другого состава должны исчезнуть: в результате диффузии произойдет перераспределение вещества между жидкостью и ранее выпавшими кристаллами и образуются только кристаллы состава, определяемого соответствующей температурой. Поскольку процесс диффузии протекает сравнительно медленно, в реальных условиях при достаточно быстром охлаждении он не всегда успевает пройти до конца. Поэтому в природе
Рис. 48. Диаграмма состояния дву.хком-понентной системы с непрерывным рядом твердых растворов
231
наблюдается часто образование неоднородных кристаллов с зональной структурой, т. е. кристаллов, внутренние и внешние слои которых имеют различный химический состав. Для таких систем равновесие не достигнуто, они зафиксировались в неравновесном метастабильном состоянии.
На рис. 49 представлена диаграмма состояния системы с ограниченным рядом твердых растворов и эвтектоидной точкой.
В этой системе раствори-
мость компонентов А и В друг в друге ограничена определенными пределами. Компонент В может растворяться в А, образуя твердый раствор, обозначенный 5А(В) (твердый раствор на основе структуры компонента А), только в пределах концентраций от нуля (точка А) до концентрации, выражаемой точкой ? (или соответствующей ей точкой
^ -*~ %(мас) ? р на оси концентраций).
Компонент А может ра-Рэис. 49. Диаграмма состояния двухкомпо- створяться в компоненте нентиой системы с ограниченным рядом В, образуя твердый ра-твердых растворов и эвтектоидной точкой створ, обозначенный 5В(А)
