А.А. Бабырин - Электроника и микроэлектроника (1088520), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Совпадение точки вэ конца кристаллизации в случае 1 с точкой начала кристаллизации в случае 2 выбрано только ради удобства графического изображения на рис. 2.15 а. Отличие между случаями 1, показанными на рис. 2.13б и 2.15 б, состоит в том, что для последнего при температуре Т < Тз система вновь становится двухфазной, поскольку твердый раствор сл состава вз частично распадается с образованием твердого раствора 11 состава, отвечающего точке в'. В процессе дальнейшего медленного охлаждения происходит перекристаллизация твердых растворов в соответствии с ходом линий в вз и вдв'.
11З Гл. л, Управление фазовыми превращениями вещееав Твердая фаза в этом случае представляет собой поликристаллическую смесь твердых растворов о и Д. Кристаллизация в системах со сложной эвтектикой для случаев 2 и 3 (рис. 2.15) протекает в точности так же, как для аналогичных случаев в системе с простой эвтектикой (рис.
2.12). Разница лишь в том, что вместо чистых кристаллов А' и В' выпадают кристаллы твердых растворов о и 13, указанные на соответствующих участках кривых охлаждения. В любой эвтектической системе при нахождении ее на площадке нонвариантности, когда фигуративная точка 2' или э лежит на эвтектической горизонтали, из трех равновесных фаз (о+,3+ ж) всегда исчезает жидкий раствор, т.е. заканчивается кристаллизация, а дальше возможна лишь перекристаллизация типа а ~ 13.
В отличие от этого, в перитектических системах (рис. 2.16) на площадке нонвариантности может ис ~езать либо жидкая фаза (для случая 1), либо один из твердых растворов (а для случая 2) в зависимости от расположения фигуративных точек 1' и 2' на перитектической горизонтали в„вдп. Начальный этап кристаллизации для случая 1 (показанный на рис. 2.16а стрелками, идущими вдоль линий ликвидуса !л и солидуса вл от точек !1 и в1 к точкам и и в ) при температурах выше температуры перитектики Ти ничем не отличается от аналогичного случая 2 на рис.
2.!5. Когда жидкий раствор окажется в точке п, а твердый раствор и в точке л, дальнейший отбор теплоты от системы приводит к появлению кристаллов твердого раствора 13. Так как состав вв этих кристаллов лежит между в и п, то на их образование расходуются обе фазы (ел и ж). В ходе кристаллизации жидкая фаза полностью исчезает, и остаются часть неиспользованного раствора ел и вновь возникшая фаза 13 (см.
гл + 13 на площадке нонвариантности для кривой 1 на рис. 2.16б). При дальнейшем охлаждении возможна перекристаллизация типа о (3. При кристаллизации в случае 2 начальный этап до температуры перитектики Та ничем не отличается от предыдущего. Положение фигуративной точки 2' на перитектической горизонтали правее точек в и вд свидетельствует о том, что в данном случае система обеднена компонентом А по сравнению как с ранее возникшими кристаллами о (состава х" в точке ва), так и с вновь образующимися кристаллами 13 (состава х', в точке зв). Поэтому образование последних идет за счет йолного исчезновения первых совместно с частичным потребтением вещества из жидкой фазы.
Обозначение (3 — о на площадке нонвариантности для кривой охлаждения 2 на рис. 2.!бб отражает процесс появления 2.8. Диаграммы плавности с ограниненными твердь~ми растворами 119 фазы 15 и исчезновения фазы о. После ее полного исчезновения система вновь становится моновариантной, содержащей фазу с5 состава х15 и жидкость состава ли, Дальнейшее охлаждение сопровождается выделением кристаллов 15 вплоть до температуры Тз, при которой вертикаль, идущая вниз от исходной точки 2, пересекает линию солидуса вв в точке вз. В процессе кристаллизации составы жидкого и твердого растворов изменяются по линиям ликвидуса 1в и солидуса вв в направлении стрелок, идущих от точек и и вв к точкам 1з и вз. При температуре Тз процесс кристаллизации полностью заканчивается и в системе существуют лишь кристаллы твердого раствора 15, состав которых равен исходному составу л жидкого раствора в точке 2.
Кристаллизация в случае 3 на рис. 2.16 (нли по любому другому пути правее точки 3) аналогична кристаллизации одного твердого раствора (в данном случае 15) из раствора-расплава, например, на рис. 2.!3. В рассматриваемом случае из жидкого раствора перитектического состава хв (или более богатого компонентом В) начинают осаждаться только кристаллы 5 состава х',„ так как в этом случае кристаллы св на пернтектнческой горйзонтали неустойчивы, При охлаждении ниже температуры Т, составы жидкого и твердого растворов изменяются вдоль линий ликвидуса 1в и солидуса вв в направлении стрелок, идущих от точек и и вд к точкам 14 и в4. В этих точках при температуре Тв заканчивается кристаллизация жидкого раствора перитектического состава.
Принципиальная разница между процессами кристаллизации в системах с эвтектикой и перитектикой состоит в следующем. В системах с эвтектикой из жидкой фазы, обогащенной по сравнению с эвтектическим составом компонентом А (или В), всегда выделяются кристаллы твердого раствора о (или 75), более богатые тем же компонентом А (или В), а в эвтектической точке одновременно выпадают две твердые фазы. В системах же с перитектикой из жидкой фазы любого состава выделяются кристаллы твердого раствора о или 15, всегда обогащенные одним и тем же компонентом (А на рис.
2.16) по сравнению с исходным жидким раствором, а в перитектической точке одна твердая фаза выпадает, а другая растворяется. Системы с ограниченной растворимостью компонентов в твердой фазе довольно многочисленны. Для примера система Сц — Ап имеет диаграмму плавкости типа сложной эвтектики (рис. 2.15 а) с характерными температурами То„= 1083'С, То А= 960'С, Т, = 780'С и следующего состава на эвтектической горизонта- !2О ди 2, управление фазовь~ми превращениями веществ ли: х' = 8%(вес.), х, = 72Я,(вес.), хв — — 91,2%(вес.) для Ад. Эвтектический сплав этой системы широко используется в качестве припоя, известного под маркой ПСр72, с температурой плавления Т, = 780'С, Преимущество эвтектического припоя проявляется при многоступенчатой пайке узлов из медных деталей.
В процессе пайки при температуре То > Т, происходит растворение меди в расплаве, что соответствует на диаграмме плавкости (рис, 2,15 а) смещению из точки э вверх влево по линии ликвидуса (А, Быстрое охлаждение деталей после выдержки при температуре То формирует паяный шов с температурой плавления, превышающей Т, Это допускает повторные нагревы паяного шва и последующие пайки с другими деталями из меди при последовательном снижении температуры в диапазоне от То до Т, Диаграмма плавкости перитектнческого типа (рис, 2.16 и) присуща, например, системе Р1-АК, с характерными температурами Тр~, — — 1770'С, То = 980'С, Т, = 1185'С, имеющей следуАя— ющий состав на перитектической горизонтали: х' = 20% (вес.), хв —— 81% (вес.), хп = 80% (вес.) для серебра.
Кроме вышеуказанных, ограниченную взаимную растворимость имеют также системы 8! — А! (Р!з), Ое — АК (5!з), Р!з — Сп (Хп, Бп, А1), )х)а)Х)Оз — К)х)Оз (Аде(Оз) и др. 2.9. Диаграммы нлавкости бинарных систем с химическими соединениями в твердой фазе Между компонентами А и В в твердой фазе возможно взаи- модействие с образованием химических соединений постоянного (стехиометрического) или переменного (нестехиометрического) состава с кристаллической решеткой, отличной от решеток А' и В'. Возможные химические соединения могут быть отнесены к одному из нижеследующих типов. 1.
Химические соединения постоянного состава А„,В„, построенные по правилам валентности из элементов разных групп (1 — Ъ'П) периодической таблицы, например, А'Вч", АпВч', АшВч АлчВ!ч А!Вч А! Вч! АпВУ АРВчп Аи!Вч! АпЪВчп 3' 2 3 ' 2' 3 2 ' 2 ' 2 2 Каждое из этих соединений имеет так называемую электронную конфигураиию еы равную 4. Она определяется как среднее чис- ло валентных электронов, приходящихся на один атом соедине- ния: ГПЕА + ПЕВ е! = гв+ и, 2.9. Диаграммы алавкости с соединениями в твердой фазе 121 где ев — число валентных электронов в атоме А, равное 1, П, П!, 1Ч, ев — число валентных электронов в атоме В, равное 1Ч, Ч, Ч1, Ъ'11. Наибольшее применение нашли химические соединения: а) типа А1В~н (1!Г, )х(аС1, СпС), Ад! и др.), называемые галогенидами, б) типа АнВм' (Сг(5, Сс)Бе, СдТе, Хп5, НдТе и др.), называемые халькогенидами, в) типа АшВУ (ОаАз, СтаР, ОаМ, 1пР, А!Аз и др.) и г) типа А1в'В1н (карбид кремния Б!С различных политипных модификаций).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
