Фазы в металлич. сплавах. Понятие фазы. Тв. р-ры, химич. соедин. и механич. смеси.

Фаза – однор. часть системы, отделен. от др. частей системы поверхн. раздела, при переходе через кот. структура и св-ва резко меняются.

В зав. от хар-ра взаимод. компонетов разл.сплавы:

-механич. смеси;

-твердые р-ры;

-химич. соединения.

Механич. смеси образ., когда компоненты не способны к взаимному раствор. в тв. состоянии и не вступают в химич. реакцию с образов. соединения.

Образуются между эл-тами значительно различающимися по строению и свойствам, когда сила взаимод. между однор. атомами больше чем между разнородными. Сплав сост. из кристаллов входящих в него компонентов (рисунок 1). В сплавах сохраняются кристаллич. решетки компонентов.

Рисунок 1 — Микроструктура механич. смеси

В тв. р-ре металл-растворитель сохран. свою кристаллич. решетку, а растворимый эл-т (металл или неметалл) распределяется в ней в виде отд. атомов. Тв. р-ры бывают двух типов:

—тв. р-ры замещения

—тв. р-ры внедрения.

В тв. р-рах замещ. (рис. 5, а) часть атомов кристаллич. реш. металла-растворителя замещена атомами др. компонента. Атомы растворен. компонента могут замещ. атомы растворителя в люб. узлах решетки. Поэтому тв. р-ры замещ. наз. неупорядоч. тв. р-рами.
В тв. р-рах внедр. (рис. 5, б) атомы растворен. компонента внедряются в межатомн. про-во кристаллич. реш. компонента-растворителя. При этом атомы располаг. в таких пустотах, где для них имеется больше своб. про-ва.

Т. о., тв. р-р, сост. из двух или неск. компонентов, имеет один тип решетки и представл. соб. одну фазу.

Химич. соединения. Хар-ные особенности, отличающие их от твердых р-ров:

-их кристаллич.решотличается от кристаллич. реш. компонентов, образ. соед.;

-соотношение эл-тов в них кратно целым числам;

-их св-ва отличны от св-в образующих эл-тов

-они плавятся при пост. температуре;

-их образов. сопровождается значит. тепловым эффектом.

 

28. Диаграммы сост. сплавов, образ. механич. смеси из чистых компонентов. Эвтектика.

Диаграмма состояния сплавов, образ. механич. смеси из чистых компонентов. Рассмотрим диаграмму состояния сплавов сис-мы висмут-кадмий. Обл. существ. жидк. расплава ограничена сверху ломан. линией, соедин. точки плавл. висмута и кадмия через т.у Е. В т. Е сплав (40% висмута и 60% кадмия) имеет одинак. темпер. ликвидуса и солидуса. Все ост. сплавы системы затверд. и плавятся в пределах темпер. интервала, кот. снизу ограничен горизонт. линией солидуса. Сплав в точке Е имеет очень мелкие кристаллы висмута и кадмия, наход. в определ. взаимном располож. Этот сплав наз. эвтектикой («эвтектика» в пер. с греч. означ. легкоплавкая).Эвтектикой наз. механич. смесь двух (или более) видов кристаллов, одновременно кристаллизующихся из жидк. сплава. Тв. сплавы, лежащие левее эвтектической т. Е, и сплавы, содерж. до 40% висмута, наз. доэвтектич., а лежащие правее т. Е и содерж. более 40% висмута - заэвтектич. Доэвтектич сплавы сост. из смеси кристаллов висмута и эвтектики (кристаллы висмута + кристаллы кадмия), а заэвтектич. - из смеси кристаллов кадмия с эвтектикой. По этому типу диаграммы сост. кристаллизуются также сплавы систем Zn-Sn, Pb-Ag, Ni-Cr, Cr-Mn, Cu–Bi, Al-Si.

1 – жидкий сплав, 2 – линия ликвидуса, 3 – линия солидуса, 4 – механическая смесь кристаллов висмута и кадмия, Е – эвтектика

 

29. Диаграммы состояния сплавов для случая огранич. растворимости компонентов в твердом состоянии.

В сплавах в твердом состоянии (для случая огранич. раствор.) компоненты растворяются друг в друге с образов. тв. растворов α (В в А) и β (А в В), между кот. образ. эвтектика эвт(α+β).

Однофазные обл. на диаграмме:

1) жидкость L – выше линии ликвидус DCE;

2) тв. раствор α – область 0DFK0;

3) тв. раствор β – область NGE-100-N.

 

Рис. 1 – Диаграмма сост. сплавов с огранич. растворимостью

Линии верхн. части диаграммы – образование кристаллов тв. растворов α и β.

При сниж. темпер. после достижения предела растворимости (т.е. ниже ур. FCG) предельное содерж. растворен. компонента в тв. растворе может изменяться. Эта зависим. предела растворимости от темпер. тв. р-ра α показана линией FK, а дляβ – линией GN. Видно, что с уменьше. темпер. возможное содерж. В в α уменьш. (от М% В до К% В при 0ºС). Поэт., при охлажд. сплавов, содерж. от К % В до М % В, ниже линии FKиз них будет выдел. оказавшаяся избыт. часть компонента В в виде кристаллов вторичн. βII(доказывается правилом отрезков), и в обл. KFMK сплавы будут иметь фазов. состав α+βII.

В частн. случае, показанном линией GN, предел растворимости А в β не зав. от темпер. и кристаллы тв. раствора β, образовавшиеся на линии GE, будут охлаждаться до комнатн. темпер. без каких-либо внутр. изменений.

В ср. части диаграммы сплавы кристаллизуются с образов. эвтектики на линии FCG. Эвтектика содержит С/% В и кристаллизуется по реакции: Lэвт–>эвт(α+β). В доэвтектических сплавах этой обл. в конечной структуре сплава будут присутствовать кроме эвтектики кристаллы (α+βII), а в заэвтектических – кристаллы β.

Структурн. составл.е сплавов:

1) кристаллы α – область 0DFK0;

2) кристаллы β – область NGE-100-N;

3) кристаллы эвтектики эвт(α+β) – линия СС/.

 

30. Диаграмма состояния сплавов, образующих химические соединения.

Диаграмма состояния сложная, сост. из нескольких простых диаграмм. Число компонентов и количество диаграмм завис. от того, сколько химич. соединений образуют основные компоненты системы.
Число фаз и вид простых диаграмм определяются характером взаимодействия между компонентами.

Эвт1 (кр. А + кр. AmBn);

Эвт2 (кр. B + кр. AmBn).

 

 

\