Том 1 (1134473), страница 83
Текст из файла (страница 83)
Эта точка соответствует звтектической точке на диаграмме, описывающей кристаллизацию жидкого раствора. *" Понятие структура в случае сплавов объединяет совокупность целого ряда свойств сплава, а именно: 1) микроструктуру; 2) состав фаа; 3) напряжения н искажения в кристзлличсской решетке каждой из фвз; 4) ориентацию кристаллов н т.
д. 2? — 1573 4!8 Гл. Х!У. Дзухяолпвненгнме системы с ограниченной растворимостью Латунь с примесью 5-фазы можно прокатывать, штамповать, волочить прн температуре красного каления, н вместе с тем она хорошо поддается холодной о5работке. Диаграмма состояния медь — цинк объясняет, почему латунь, полученная при закалке после выдержки при различных температурах, обладает различными качествами Так, например, если расплав, содержащий 40зй цинка, закалить после медленного охлаждения до 880 'С, то получается чистая 5-фаза; закалка после охлаждения до температуры 550 — 454'С дает смесь п- н 5-фаз; закалка после охлаждения виже 454 'С вЂ” смесь сг - и 5'-фаз. Юд' Сг! )!ллу ЮО ьгро Еп СаслтД пт,пыл % 7.О Рнс.
Х1Ч, !5. Диаграмма состояния системы медь — пинк. й !!+. Диаграмма состояния бинарной силикатной системы С рядом весьма сложных диаграмм состояния приходится встречаться не только в случае сплавов металлов, но н прн изучении снликатов, т. е. соединен ай, в состав которых входят группы (ионы) 5!мО„. Окись кремния в сочетании с окислами различных других элементов образует ряд весьма разнообразных систем, которые служат материалом для изготовления цемента, огнеупоров, керамики, стекол, катализаторов илн подкладок для катализаторов. Изучению структур силикатов посвящено очень много работ, в которых используются разнообразные методы, в том числе и методы физико-химического анализа. Диаграммы состояния силикатных систем бывают очень сложны вследствие образования ряда промежуточных соединений из основных компонентов системы и вследствие способности многих соединений, а также н исходных компонентов переходить по мере охлаждения от одной крксталлической модификации к другой.
Кроме того, в силкнатных системах нередко образуются твердые растворы. Диаграмма состояния для сравнительно простой бинарной системы 5)азΠ— 5)Оз показана на рис. Х!Ч, !5. Компоненты системы 5!Оз и 5)азО образ ют три стехиометрическнх соединения 25)азО 5)СЬ (А), МазО 5!См (В) и : азО 25)Оз (С). Первое из них плавимся инкоигрусптно, двз других плавятся зонгруентно. При кристаллизации расплавленного 5РОз образуется кристал- 4 Л*.
Диаграмма состояния бинарной силикатной системы 419 ляческвй кристобалит, переходящий при охлаждении в тридимнт н затем в кварц. Иэ расплавов, близких по составу к соединению )газО 25Юв, вто соединение выделяется в виде а-модификации, которая образует твердые растворы с Наз0.51Оз (при температуре выше 706'С) или 510э (при температуре выше 768'С), в зависимости от того, которое иэ этих веществ имеется в избытке. УФй а~'~ : гтйй О У, мол уэ 510э — Соотла(1 Рнс.
Х1Ч, 16. Диаграмма состояния силиката окись натрия — двуокись кремния. Области твердых растворов обозначены на диаграмме пунктиром. Таким образом, при небольшом избытке 14аеО 510е между температурами 874 и 846'С система состоит иэ расплава и твердого раствора, Между температурамв 846 в 706'С система состоит вз твердого раствора и соединения Наз0.510е. Ниже 706'С твердый раствор неустойчив; ои распадается на составляющие его компоненты, в образуется система из кристаллических НаэО 510з и а-НазО г5Ют. 27' 1 сГ Я О ! О у 420 Гл. Хг"т'.
Дврккомнвнвнтнме системы с ограниченной растворимостью Последний при дальнейшем охлаждении переходит в р.модификацию. В случае избытка 81От твердый раствор устойчив до температуры 768'С. Превращения этой системы при дальнейшем охлаждении подобны только что рассмотренным.
При охлаищеиии расплавов, более богатых ХазО, чем соединение ХазО.ВВОе, кристаллизуютсн лишь иидивндуальиые кристаллические соединения. Левая часть диаграммы исследована ие полностью. В настоящее время многие диаграммы состояния силикатных систем, особенно более сложных трех- и чегырехкомпоиеитиых, известны лишь в отдельных интервалах состава, так как изучение их связано с большими трудностями, и исследонатели часто концентрируют внимание на участках, имеющих наибольшее практическое значение.
ГЛАВА Хч ТРЕХКОМНОНЕНТНЫЕ СИСТЕМЫ 5 1. Общая характеристика диаграмм состояния трехкомпонентных систем Для построения полной диаграммы состояния трехкомпонентной системы нужна система координат из пяти взаимно 'перпендикулярных осей, по которым можно было бы откладывать температуру, давление, мольные объемы различных фаз и мольные доли первого и второго компонентов, входящих в состав фаз. Осуществить подобную диаграмму невозможно. Проекция этой диаграммы на четырехмерное пространство в осях: температура, давление, мольные доли двух компонентов, тоже не может быть построена.
Лишь после дальнейшего упрощения, приняв, например, давление постоянным, получаем возможность построить трехмерную диаграмму, отражающую зависимость состава и числа фаз в равновесных системах от исходного состава и от температуры при постоянном давлении. Мольиые объемы при переходах от одной температуры к другой нли при изменениях состава, конечно, тоже меняются, но на диаграмме в выбранных таким образом осях этн изменения не отражаются. Очень часто для еще большего упрощения принимаются постоянными и давление и температура. В этом случае по мольным долям двух компонентов строится двумерная диаграмма. Двумерные диаграммы отражают различные состояния системы и фазовые переходы, наблюдающиеся только при выбранных значениях р и Т.
При построении диаграммы состояния трехкомпонентной системы состав ее изображают (пользуясь специальными способами) на плоскости, а в направлении, перпендикулярном плоскости, откладывают температуру (давление принимается постоянным) илн давление (постоянной принимается температура). Чаще пользуются первым вариантом, так как в большинстве случаев давление при изучаемых превращениях изменяется немного или остается постоянным, температура же колеблется значительно.
Но иногда бывает необходимо изучить и влияние давления, например при исследовании геологических процессов. 422 Гл. Х'т'. Грехкомлоиеятлме системы 2 2. Способы изображения состава трехкомпонентных систем Состав трехкомпонентной системы удобно изображать, пользуясь треугольником Гиббса — Розебома (рис. Хч,!). Вершины равностороннего треугольника отвечают содержанию в системе 1009' аждого из компонентов А, В и С. Стороны треугольника о к м А+В позволяют описать составы двухкомпонентных систем С вЂ” е %о Ркс. ХЧ, 1. Треуголькяк Гиббса — Роаебома для выражения состава треккомпокектяой-скстемы. В+С, С+А.
Точки, лежащие внутри треугольника, описывают составы трехкомпонентных систем. Метод определения состава, предложенный Гиббсом, основан на том, что сумма перпендику- ых из любой точка внутри равностороннего треугольника на каждую из сторон, равна высоте треугольника. Если йринять, что длина всей высоты треугольника отвечает 100 мольнйм (или весовым) процентам, то состав тройной системы лшжно выразить с помощью длин вышеупомянутых перпендикуляров.
При этом содержанию данного компонента будет отвечать длина перпендикуляра, опущенного на сторону, противоположную соответствующей вершине треугольника. Так, например, точка р отвечаетсоставу: 20аго компонента тх1отреэок ра,, --',е компон н В (отрезок рб) и 50ете компонента С (отрезок рс). б Х Сиособм изображения состава трехкомяонентнык систем 423 Длина перпендикуляров оценивается с помощью сетки, покрывающей треугольник. Сетка состоит из трех групп прямых линий, причем прямые каждой из групп проведены перпендикулярно соответствующей высоте треугольника и делят эту высоту на 10 или 100 частей. Розебом предложил для определения состава системы использовать отрезки трех прямых, параллельных сторонам треугольника и проходящих от данной точки до пересечения с каждой из сторон треугольника (зти отрезки нанесены на рис. ХЧ, 1 пунктиром).
Сумма построенных таким образом трех отрезков для любой точки внутри равностороннего треугольника равна длине его стороны. Для выражения общего состава системы по каждой из сторон треугольника откладывают процентное содержание одного нз компонентов таким образом, чтобы одна из вершин отвечала 100% компонента А, другая — 1009в компонента В и третья — 100 те компонента С. Проекции отрезков ра', рЬ' ирс'соответственно на каждую нз сторон треугольника ВА, СВ и АС дают процентное содержание каждого из компонентов. Линии, параллельные одной из сторон треугольника, представляют собой геометрические места точек, соответствующих ряду смесей, с одинаковым содержанием одного из компонентов. Так,линияхиотвечает смесям, в которых содержание компонента В составляет 65в~тв.
Линии, проведенные из вершины треугольника до пересечения с противолежащей стороной, являются геометрическими местами точек, соответствующих ряду систем, в которых отношение между содержан ием двух компонентов остается постоя н н ы м. Так, например, линия Вг отвечает ряду смесей„в которых процентное содержание А и С относятся, как 7: 3. К треугольной диаграмме, так же как н к диаграмме бинарных систем, приложимо правило рычага.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
