Если компоненты А и В образуют одно устойчивое химическое соединение состава , плавящееся без разложения, то на диаграмме состояния кривая ликвидуса образует максимум в точке Д (рис.3.9). В этой точке состав кристаллической фазы совпадает с составом жидкой фазы. В случае, если максимум на диаграмме имеет острую форму, химическое соединение АВ устойчиво при плавлении; если максимум «пологий», то химическое соединение частично диссоциирует при плавлении.
Как видно из рис.3.9, фазовая диаграмма представляет собой как бы две диаграммы с простой эвтектикой: А-АВ и В-ВА. Можно разделить такую диаграмму на две части по вертикали, соответствующей химическому соединению, и рассматривать каждую часть диаграммы отдельно.
Рис.3.9. Диаграмма состояния системы с образованием химического соединения, плавящимся без разложения (конгруэнтно).
Значение полей | |
Ж | расплав |
А+Ж | расплав +кристаллы А |
А+АВ | механическая смесь кристаллов А и |
АВ+Ж | расплав +кристаллы |
В+Ж | расплав +кристаллы В |
АВ+В | механическая смесь кристаллов В и |
Значение линий | |
ТА Е1 ДЕ2ТВ | линия ликвидуса |
КЕ1N и FE2G | линии солидуса (эвтектические линии), ниже этих линий жидкой фазы нет |
ТА Е1 | каждая точка линии показывает состав расплава, равновесного с кристаллами компонента А |
Е1 ДЕ2 | каждая точка линии показывает состав расплава, равновесного с кристаллами химического соединения |
Е2 ТВ | каждая точка линии показывает состав расплава, равновесного с кристаллами компонента В |
Значение точек | |
ТА | температура плавления компонента А |
ТВ | температура плавления компонента В |
ТД | температура плавления химического соединения |
Е1 и Е2 | точки эвтектики |
Д | устойчивое химическое соединение состава |
Состав химического соединения в точке Д можно определить, зная состав соединения в молекулярных или массовых процентах, например:
а. Состав выражен в мольных процентах:
, состав химического соединения ;
, состав химического соединения ;
б. Состав выражен в массовых процентах (МА = 36; МВ = 28):
, состав химического соединения .
Рассмотрим процесс охлаждения расплава, заданного точками М1 и М2. Точка М1 отвечает составу конгруэнтно плавящегося химического соединения . Число независимых компонентов системы, образованных из одного химического соединения равно единице, и число степеней свободы в этом случае равно:
С=К-Ф+1=1-Ф+1=2-Ф.
Таблица 3.2
Результат рассмотрения процесса охлаждения расплава
из точек М1 и М2
Точка | Что происходит | Ф | С | Что означает число степеней свободы |
М1 | Охлаждение расплава | Можно менять температуру и состав расплава | ||
Д | Появляются первые кристаллы , на кривой охлаждения горизонтальный участок d - d ’ | Система инвариантна |
Продолжение таблицы 3.2
F | Охлаждается твердая фаза химического соединения | Можно менять только температуру | ||
М2 | Охлаждение расплава | Можно менять температуру и состав расплава | ||
а | Появляются первые кристаллы | Можно менять только температуру | ||
b | Кристаллизуются компонент А и химическое соединение , на кривой охлаждения участок b - b ’ | Система инвариантна | ||
c | Охлаждение механической смеси компонента А и | Можно менять только температуру |
Диаграммы с конгруэнтно плавящимися химическими соединениями образуют системы: Ca-Mg, Mg-Pb, Mg-Sn, NaF-AlF3 и др.