Cimmerman (523120), страница 18
Текст из файла (страница 18)
1.136). Перпендикуляр- Рис. 1.!Зе но к плоскости концентраций откладывается температура. Диаграмма состояния представляет собой объемную модель, Фазы в многокомпонентиой системе находятся в равновесии. Геометрическое изображение. Три сторо- ТАБЛИЦА Сб 1. Фазовая область или поле (расплав, твердый раствор) 2. Фазовая область или поле (В+А! А+В; Вс+ +3,) ' ссс сш 1. Фазовое пространства (расплав, твердый раствор) Эвтектическая пря- мая Эвтектическая точ- ка (5+А+В) Кривая ликви- дуса — солидуса Линия границы между фазами Рвс. 1 !ЗЗ 60 ны соответствуют трем бинарным системам; это соответственно: А — В, А — С.  — С. Точки в углах треугольника — чистые компоненты А, В, С.
Процентные доли и, Ь, с. Концентрации для точки Р определяют с помощью трех прямых (этот пример справедлив только для тройной системы): СА+ +Св+Сс=100 с)е. Пространственная диаграмма — рис 1,137, Рве. 1.!ЭТ. Трв бввврвые еветемыс ЕЭ— ввтектвееехев точке бввервез еистемьч ЕС вЂ” ввгевисческвв точка трсХСвоа евстемыс не сгеревех треугольника — равновесйые бввврвые лввгрвммы чистых компонентов; 5 — рвсвхев Наогеряические разрезы тройной системы — разрезы, параллельные плоскости концентраций. С их помощью можно определить фазы, находящиеся в равновесии (концентрация и число), применив правило рычага.
Можно проследить процесс кристаллизации. Вертикальные ризрезы — концентрационные сечения, параллельные оси температур в пространственной системе. Можно проследить изменение фазового состояния в зависимости от изменения температуры, а также влияние процессов нагрева или охлаждения. Пример тройной системы 163) — рис. 1.138. Поверхности ликвидуса представле- ны в перспективе; стрелками показано уменьшение температуры.
Сравнение бинарных и тройных систем— табл. 16. 2. Фазовое пространство (В+А; А-1-В; Вг+Зг) 3. Фазовае простран'во (В+А+В; А+ +В+С) Эвтектическая плоскость Эвтектическая кривая (В-ьА+В) Эвтектическая тачка 5-ьА+ В+ С) оверхности ликвидуса и солидуса Межфазная поверх- ность $.8. ПЕРЕХОДЫ В ТВЕРДОЕ СОСТОЯИИЕ Твердое состояние характеризуется сильным обменным взаимодействием между ионами, атомами (или молекулами). Доля потенциальной энергии превышает долю кинетической. При увеличении температуры доля кинетической энергии увеличивается; именно за счет вклада кинетической энергии увеличивается полная энергия при нагреве твердого тела: йи АН.
При фазовых (или структурных) переходах в твердом состоянии отмечается малое изменение объема. С понижением температуры наблюдается возрастание объема железа (-3,7е)1 алюыиния (-7 7е). В то же время уменьшается объем висмута, индия (в связи с изменением характера связи). Энергии решетки: а) мера сил межчастичного (межатомиого) взаимодействия в кристаллической решетке; б) энергия, которую необходимо сообщить одному молю вещества, чтобы при абсолютном нуле частицы, составляющие решетку кристалла, удалить на бесконечно! большие расстояния друг от друга.
С увеличениеы энергии решетки увеличивается энергия, которую необходимо сообщить твердому телу при нагреве, чтобы перевести ега в жидкое состояние 1рис. 1.139, зависимость Н=((Т) для чистого кристаллического вещества) . Внесенная извне теплота плавления (прзвращения) затрачивается не на повышение Ри. 1.ЫО 61 температуры, а на увеличение внутренней энергии. Это тепло выделяется при затвер- девании в виде теплоты затвердевания. Рис. 1.139 1 — твердая фвва1 13 — жидиость; 1Ы вЂ” гввооб. рввиов со«толпив; Гр — тепло«в исвврчиия или теплот« иоидеисвции; р — теплота плввынвя— ввтвврдеввиия или теплотв христ«лливации 1.8.1. Переход жидкость — твердое тело (кристаллическое состояние) 1.В.1.1. Общие закоиомериости Заггердгэаниг, или кристаллизации. Процесс начинается с образования зародышей (см. теорию), на которые из жцдкой (или газообразной) фазы затем «осаждаются» атомы, ионы или молекулы.
Процесс затвердевания, или кристаллизации, можно подразделить на две части: а) зародышеобразоваиие и б) рост кристалла '. Структура расплава вблизи точки затвердевания мало отличается от структуры твердого тела. В связи с высокой интенсивностью теплового движения происходят ностоянное образование и распад областей с упорядоченным (как в решетке твердого кристаллического тела) расположением частиц Из-за большего, чем в твердом теле, расстояния между частицами в жидкости, которая уже не имеет однородной структуры, образуется динамически упорядоченное состояние. На рис. 1.140 — схема процесса затвердевания сплава с неограниченной растворимостью иа стадии зародышеобразования.
Ход затвердеваиия на стадии роста зародышей (рис„ 1.141): зародыши вначале растут свободно в расплаве и образуют деидритовидные скелеты кристаллов (см. рис. 1.!41, а, б, э); далее происходит заполнение скелета, относительно свободное увелпчение размеров кристаллов до, их взаимного соприкосновения и, наконец, сочленение кристаллов (рис. !.141, г, д, е). При затвердевании в большинстве случаев ' Принципиально зародышеобразование можно отнести к механизму кристаллизации, а рост кристалла — к кинегике процесса кристаллизации. Т)рил. ргд. Пердое ~пстллличеглое , Рагллог сггглглние Рнс. 1.!41. Схема ввтвврдоввиия образуются поликристаллы. Только прм соблюдении особых условий затвердевания можно получить моиокристалл твердого тела. Образование зародьнигй.
Различають а) гомогенное зародышеобраэоваиие; б) гетерогенное зародышеобразование; в) зародышеобразоваиие в особых условиях. Теории образовании зародышей. Зародыши — центры, от которых начинается процесс превращении. Если в результате роста новых образований (зародышей) меняется вся структура, то это означает, что произошло полное превращение исходного состояния в конечное (см. рис. 1.142, а — г).
Если конечная стадия превращения в данных термодинамических условиях достигается раньше (см. рис. 1.142, 6), то в исходной структуре образуется новая фаза. !. Гомогенное зародышеобразование. Прн температуре плавления находятся в равновесии твердая и жидкая фаза (свободные энергии расплава и твердого тела имеют одинаковое значение при температуре плавления). Способные к росту зародыши возникают, когда при переохлаждении ЬТ достигают термодинамически равновесной для твердого тела температуры Т1 ЬТ=Т,— Т. яд= р(г( Рис.
1.144 Ри . 1.144 62 Рис. !.14Х Схема прстехеиия прааессае пРевращения я выделения Температурная зависимость свободной энергии 6 ((Т) для жидкого и твердого :кристаллического состояния принедена на .рис. 1.143. Т Т вЂ” и АСТХ( Т( д ааагааянаи нерехада нгаднаангь — лаззэгЯ Еньлг Зародышеобразование в исходной гомоч синай жидкой фазе является функцией Ь6.
Величину Ь6 можно рассматривать как сумму Ь6е — характеризующего уменьшение энергии за счет образования единичного объема новой фазы (объемная энергия) и Ь6с — характеризующего увеличение энергии системы за счет образования новых граничных поверхностей (поверхностная энергия): Ь6 Ь6р + Ь6а — Ь6; = (4(3) нг'ЬНз. Выигрыш (уменьшение) общей энергии превращения, так .как при переходе в твердое состояние уменьшается Ь((.
+Ь6с=4цгзу. Энергия, связанная с образованием новых поверхностей вокруг зародышей, определяет рост Ь(/. Суммарное влияние этих вкладов, действующих в противоположных направлениях, на общее изменение энергии показано на рис. 1.144. Нз — отнесеннаи к единице объема внутренняя энергия образования твердой фазы (выраженная через тепласодержание); у— поверхностная энергия новых границ (по.верхностей) при образовании фазы. Зародыш — малая частица данного материала, которая является стабильной фазой или подобна ей и образуется вследствие теплового движения в исходной фазе благодаря случайным встречам частию, об- разующих структуру конечной (новой) фазы„обладающей более низкой энергией. Возникший зародыш отделен от матрицы поверхностью раздела; удельная поверхностная (или граничная) энергия такая же, как и у крупных частиц.
Зародыши имеют полнэдрическую форму. Для простоты ее принимают за сферу радиусом г. Зародышеобразование (или исчезновение зародышей) описывается кривой на рис. 1.144. Когда Ь6=((г) достигает максимума Ь6*=((г*), где г* — критичесний радиус зародьпна, то наступает состояние равновесия, т. е. зародыш может с равной вероятностью или исчезнуть, илн продолжать расти. При г)г* уменьшается Ь6 и образуется стабильный, способный к дальнейшему росту зародыш, при г(г* увеличивается Ь6 и зародыш исчезает (растворяется). Связь между критическим радиусом зародыша и температурой переохлаждения ЬТ1 с*=22(ЬНв ЬНв= Н,~ ° (Т, Т) = = Н Т 1ЬТ- Ь6 = ЬН вЂ” ЬТБ( е ь ЬН=Н,; ЬЗ=Н(Т и =((Т) г", т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
