Большая техническая энциклопедия
0 1 3 5 8
D N
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
ЭВ ЭК ЭЛ ЭМ ЭН ЭП ЭТ ЭФ

Эвтектическая диаграмма

 
Эвтектическая диаграмма делится на шесть областей существования определенных фаз. Кривые аА и ЬВ отграничивают область совместного существования двух твердых растворов ( а и р в различных соотношениях) от областей чистых твердых растворов.
Эвтектическая диаграмма плавкости для системы с образованием ограниченных твердых растворов.| Перитектическая диаграмма плавкости для системы с образованием ограниченных твердых растворов. Эвтектическая диаграмма ( см. рис. 4) делится на шесть областей существования определенных фаз. Кривые aAi и ЬВг отграничивают область совместного существования двух твердых растворов ( а и ( 3 в различных соотношениях) от областей чистых твердых растворов.
Форма эвтектической диаграммы зависит от разности температур плавления компонентов А и В. Если температуры плавления близки, точка Е лежит примерно посередине диаграммы.
Форма эвтектической диаграммы зависит от разности температур плавления А и В. Если температуры плавления близки, точка Е лежит примерно посередине диаграммы.
Общий тип эвтектической диаграммы, представленный на рис. 6, характеризуется непрерывным увеличением концентрации твердого раствора по мере понижения кривой солидуса от точки А к точке С. Это означает, что с понижением температуры решетка основного металла А может принимать постепенно увеличивающееся количество компонента В до тех пор, пока в равновесии участвует жидкая фаза. Может случиться, однако, что с понижением температуры решетка перестает принимать атомы растворяемого компонента.
Домены в магнитных материалах ( но Киттелю. В случае эвтектической диаграммы с твердыми растворами из каких фаз состоит эвтектика.
Общий тип эвтектической диаграммы, представленный на рис. 6, характеризуется непрерывным увеличением концентрации твердого раствора по мере понижения кривой солидуса от точки А к точке С. Это означает, что с понижением температуры решетка основного металла А может принимать постепенно увеличивающееся количество компонента В до тех пор, пока в равновесии участвует жидкая фаза. Может случиться, однако, что с понижением температуры решетка перестает принимать атомы растворяемого компонента.
Дистектическая диаграмма состояния без твердых растворов и с одним химическим соединением. На рис. 8 изображена эвтектическая диаграмма состояния системы Ag - Си с ограниченными твердыми растворами. Рассмотрим, например, сплав 15 % Си и 85 % Ag. С дальнейшим понижением температуры до 779 С ( ТЕ) состав жидкой фазы изменяется по линии ФЕ, а состав кристаллов а-фазы - по линии НА. Таким образом, в эвтектической точке Е находятся в нонвариантном равновесии три фазы: жидкая ( 28 5 % Си и 71 5 % Ag) и два твердых раствора - а и Р упомянутого состава. Эвтектический расплав затвердевает без изменения состава при постоянной температуре.
На рис. 8 изображена эвтектическая диаграмма состояния системы Ag-Си с ограниченными твердыми растворами. Поле 1 - область существования одной жидкой фазы, в поле 2 сосуществуют расплав и твердый раствор меди в серебре ( а-фаза), в поле 3 - расплав и твердый раствор серебра в меди ( р-фаза), в поле 4 - однородный твердый раствор а, в поле 5 - однородный твердый раствор р, в поле 6 - механическая смесь кристаллов аир. Рассмотрим, например, сплав 15 % Си и 85 % Ag. С дальнейшим понижением температуры до 779 С ( точка Е) состав жидкой фазы изменяется по линии ФЕ, а состав кристаллов а-фазы - по линии НА.
Сурьма со свинцом дает эвтектическую диаграмму состояния. Эвтектика содержит 12 % сурьмы и 88 % свинца. Обычно такой высокий процент содержания сурьмы не применяют вследствие хрупкости получаемого сплава. В большинстве случаев достаточно иметь в сплаве не более 2 % сурьмы, что обеспечивает содержание донорных примесей порядка 1 4 102 атомов в 1 см3 при температуре плавления около 600 С.
Оказалось, что кривые ликвидуса эвтектических диаграмм плавности описываются, уравнением Шредера в широких концентрационных пределах, вплоть до эвтектики. Применяя уравнение Шредера и используя данные термического анализа таких систем, можно определять молекулярный вес с большой точностью. Применение метода термического анализа систем для определения молекулярного веса позволяет значительно увеличить число веществ, пригодных к использованию в качестве растворителей при крносколическом определении молекулярного веса.

Диаграмма равновесия на рис. 6 представляет собой типичную эвтектическую диаграмму, соответствующую тому случаю, когда точка затвердевания каждого из металлов снижается при добавлении другого. Однако в некоторых системах, в которых образуется два твердых раствора, точка затвердевания одного из металлов повышается при добавлении другого. Здесь часть кривой ликвидуса АР представляет равновесие между жидкой фазой и твердым раствором; Л С - соответствующая кривая солидуса.
Диаграмма растворимости соли в воде. Очевидно, что эта диаграмма вполне аналогична эвтектической диаграмме. Мелкокристаллическая смесь льда и соли состава СЕ является эвтектической смесью, которая, как видно из диаграммы ( tBtBu tR - 0 С), кристаллизуется при температуре ниже нуля.
Нормальная направленная кристаллизация трехкомпонентной системы, характеризующейся эвтектической диаграммой состояния с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии, протекает так, что вначале кристаллизуется первичный твердый раствор. При этом фигуративная точка жидкой фазы приближается к линии двойной эвтектики; по ее достижении фигуративная точка твердой фазы, в свою очередь, достигает линии предельной растворимости компонентов. Далее фигуративная точка жидкой фазы движется вдоль линии двойной эвтектики, приближаясь к тройной эвтектической точке, а фигуративные точки твердых фаз в эвтектической смеси перемещаются вдоль линий предельной растворимости. Процесс заканчивается кристаллизацией тройной эвтектики.
Пример построения диаграммы фазового равновесия приводится в подразделе Эвтектическая диаграмма состояния непрерывных твердых растворов, а для системы олово - цинк - в приложении.
Как видно, эта диаграмма делится химическим соединением М на две самостоятельные эвтектические диаграммы. В основании первой из них лежит треугольник АМС.
Диаграмма вертикального разреза. Разрез / /, подобно разрезам XIII ( рис. 269) эвтектической диаграммы и IV ( рис. 329) предыдущей перитсктической диаграммы, проходит через нонвариантные точки бис.
Дистектические диаграммы состояния с твердыми растворами. К каждой из этих частей диаграммы полностью относится сказанное выше об эвтектической диаграмме с твердыми растворами. Фаза переменного состава, в пределах области гомогенности которой находится дальтоновская точка D, называется дальтонидом или дальтонидной фазой.
Скажем кратко о результатах исследования рассеяния света в жидких системах с простыми эвтектическими диаграммами состояния. Вопрос о структуре таких систем в жидком состоянии остается далеко еще не выясненным и дискуссионным. Одни исследователи придерживаются мнения, что в жидких эвтектиках существуют области с преимущественной концентрацией одного из компонентов [39, 49, 50], некоторые даже считают эвтектические растворы близкими к расслоению [51, 52], другие [53] предполагают, что в жидких эвтектиках возможно сильное химическое взаимодействие.
Таким образом, однопроходная зонная перекристаллизация менее удобна для определения характерных точек эвтектической диаграммы состояния, чем нормальная направленная кристаллизация.
Подобные диаграммы называются диаграммами кристаллизации ( или плавкости) с простой эвтектикой и являются частным предельным случаем эвтектических диаграмм с ограниченной взаимной растворимостью твердых металлов, не образующих между собой химических соединений. Сплавы эвтектического состава имеют наиболее низкую температуру плавления и представляют собой механическую смесь компонентов.
Диаграмма вертикального разреза II.| Диаграмма вертикального разреза / 77. Разрез / / / ( рис. 314) и разрез VIII ( рис. 267, а) эвтектической диаграммы проходят через начало области первичной кристаллизации р-твср-дого раствора ( ср.

В то же время разрез на рис. 329 аналогичен в своей правой части разрезу XIII ( рис. 269) эвтектической диаграммы состояния.
Дистектические диаграммы состояния с твердыми растворами. Такие диаграммы с одной дистектиче-ской точкой ( а) и без нее ( б) состоят как бы из двух эвтектических диаграмм типа рис. 8 с областями твердых растворов, к каждой из которых полностью относится все то, что сказано о диаграмме, изображенной на рис. 8 ( о дальтонидах и бертолли-дах см. гл.
Диаграммы состояния с химическими соединениями и областями. При этом следует иметь в виду, что наличие одной или нескольких эвтектических точек на диаграмме свидетельствует о принадлежности к эвтектическим диаграммам только при отсутствии сингулярных точек.
Тройная система А - В - С, показывающая перитектические и эвтектические кривые, спроектированные на треугольник концентраций. Сечение включает трехфазный треугольник ( В С жидкость) и область ( В С), так что эта часть диаграммы похожа на уже описанную типичную эвтектическую диаграмму.
Диаграммы плавкости для металлов, образующих твердые растворы ограниченной растворимости, представляют собой сочетание двух диаграмм плавкости: диаграммы для непрерывного твердого раствора и эвтектической диаграммы. На рис. 113 представлена реальная диаграмма плавкости Pb-Sn, в которой имеются два твердых раствора ( а р) и эвтектика из этих твердых растворов в насыщенном состоянии.
Диаграммы плавкости для металлов, образующих твердые растворы ограниченной растворимости, представляют собой сочетание двух диаграмм плавкости: диаграммы для непрерывного твердого раствора и эвтектической диаграммы. На рис. 155 представлена реальная диаграмма плавкости Pb - Sn, в которой имеются два твердых раствора ( а и р) и эвтектика из этих твердых растворов в насыщенном состоянии. В начале кристаллизуется твердый раствор олова в свинце ( а), который после насыщения образует эвтектику с другим насыщенным раствором ( Р) свинца в олове. Таким образом, температура насыщения и эвтектическая температура совпадают.
Диаграммы плавкости для металлов, образующих твердые растворы ограниченной растворимости, представляют собой сочетание двух диаграмм плавкости: диаграммы для непрерывного твердого раствора и эвтектической диаграммы. На рис. 129 представлена реальная диаграмма плавкости Pb-Sn, в которой имеются два твердых раствора ( а - Р) и эвтектика из этих твердых растворов в насыщенном состоянии. В начале кристаллизуется твердый раствор олова в свинце ( а), который после насыщения образует эвтектику с другим насыщенным раствором ( р) свинца в олове. Таким образом температура насыщения и эвтектическая температура совпадают.
Оба разреза ( рис. 312 и 313) совершенно сходны с разрезами / / / и VII ( рис. 265, в и 266, г) эвтектической диаграммы состояния. Но в области, лежащей за моновариантными линиями l b и с - с, сходство между теми и другими разрезами постепенно утрачивается.
Изотермическое сечение ниже перитектической плоскости.| Изотермическое сечение, отвечающее системе в твердом состоянии. Три после дних разреза ( рис. 344, в, 345 и 346) по своему строению совершенно сходны с разрезами ( рис. 261, 260 и 259) эвтектической диаграммы состояния. Но в то время как точкой Е на рис. 261 и замкнутым контуром из трех изотерм на рис. 260 и 259 представлена область жидкости, на рис. 344, в, 345 и 346 подобные же элементы разрезов отвечают области - - твердого раствора.
Отношение фугитивностей / 2s / / 2 ( sci), входящее в уравнение (8.2), было найдено непосредственно из уравнения Ли - Кеслера авторами статьи [469] и применено для расчета растворимостей и эвтектических диаграмм. Для каждой пары веществ необходимо было ввести два параметра взаимодействия; эти параметры были даны для 32 пар веществ и грубо скоррелированы через соотношения критических объемов.

Строго говоря, всегда одновременно со смачиванием должно происходить и растворение полупроводника, так как любой металл, растворяющий в себе полупроводник - германий или кремний, в соответствии с диаграммой состояния должен растворять некоторое количество полупроводника, начиная с той температуры, при которой он плавится, или ( в случае эвтектической диаграммы) начиная с температуры эвтектики.
В заключение этого раздела остановимся на вопросе, который иногда ставит в тупик и квалифицированного читателя. Вещества А и В системы с эвтектической диаграммой без областей твердых растворов, как на рис. 11.11, Ь, между собой не взаимодействуют. Сама постановка вопроса не точна, А и В не взаимодействуют химически лишь в твердом состоянии. В расплаве они образуют раствор. Как мы знаем из курса общей химии, добавка растворенной примеси вызывает понижение температуры кристаллизации ( как, например, добавка соли понижает температуру кристаллизации льда) согласно закону Рауля.
Изотерма молярной электропроводности расплавов системы КМОз - NaNO3. Подобно другим свойствам смесей расплавленных солей, электропроводность их также удобно рассматривать при сопоставлении с диаграммами плавкости соответствующих систем. Так как системам галогенидов щелочных металлов обычно свойственны простые эвтектические диаграммы плавкости ( см. гл. Как видим, изотермы отклоняются от аддитивности в сторону уменьшения величины электропроводности.
Дистектические диаграммы состояния с твердыми растворами. Так как дистектической точке часто отвечает стехиометрический состав, например АВ, то Н. С. Курнаков предложил называть такие точки дальтоновскими. К каждой из этих частей диаграммы полностью относится сказанное выше об эвтектической диаграмме с твердыми растворами. Фаза переменного состава, в пределах, области гомогенности которой находится дальтоноеская точка, называется дальтонидом или дальтонидной фазой.
Так расплав медь-висмут [31] имеет положительные энтальпию и избыточную энтропию смешения и простую эвтектическую диаграмму.
Типы кривых состав - свойство в двойных системах расплавленных солей. Кривые свойства в сочетании с диаграммами плавкости соответствующих солевых систем позволяют наглядно установить связь между свойствами этих систем в твердом и жидком состоянии. Если обратимся к двойным солевым системам, то в том случае, когда компоненты системы образуют простую эвтектическую диаграмму или дают непрерывный ряд твердых растворов, кривая изменения плотности соответствующих расплавов представляет собой прямую, подчиняющуюся правилу ( закону) аддитивности. Последнее может быть объяснено тем, что состав солей, отвечающий образованию химического соединения в твердом состоянии ( характеризующегося определенной кристаллической решеткой), отвечает и наибольшей упорядоченности ионов, а следовательно, и наиболее плотной упаковке их и в расплавленном состоянии.
Но он проходит через две области первичной кристаллизации а - и - твердых растворов, тогда как разрез на рис. 311 не выходит из области первичной кристаллизации а. Но зато разрез на рис. 327 совершенно сходен с аналогичным разрезом VIII ( рис. 267, а) эвтектической диаграммы состояния.
Качественное толкование многих экспериментальных результатов удается дать на основе представления о существенных отклонениях атомной структуры металлических расплавов от хаотической. Та к, возможны отклонения типа ультра-микрорасслаивания ( предпочтительное соседство однородных атомов), что можно ожидать для систем с простой эвтектической диаграммой, и отклонения типа соединения ( ( предпочтительное соседство разнородных атомов), которые естественны для систем с твердыми фазами - промежуточными соединениями. Эти идеи не новы ( Данилов - 1935 г.), они находятся в согласии с рентгеновскими данными об атомной структуре металлических расплавов.
Сопоставление физико-химических свойств расплавов для систем КС1 - LiCl и КС1 - MgCb. В заключение сопоставим электропроводность расплавленных солевых систем с другими свойствами этих расплавов. Такое сопоставление, сделанное на рис. 71 для систем КС1 - LiCl и КС1 - MgCl2, дает наглядное представление о зависимости всех этих свойств при температурах, близких к температуре плавления от состава солевой системы и структуры ее в твердой фазе. Система КС1 - LiCl образует эвтектическую диаграмму плавкости ( /), поэтому изотермы вязкости ( II) и электропроводности ( / / /) выражаются плавными кривыми. По диаграмме же плавкости системы КС1 - MgCl2 ( /) при 50 % ( мол.
Важной задачей химии является получение веществ с заранее заданными свойствами. Необходимое условие ее решения заключается в выделении чистых веществ. Так как природные соединения и вещества, добываемые в промышленности, как правило, представляют собой смеси, то вопрос их разделения выдвигается на передний план. Среди всех физико-химических методов разделения кристаллизационный метод занимает особое место - только этим методом теоретически возможно получить вещество стопроцентной чистоты за одну ступень разделения. Это относится только к смесям, имеющим эвтектическую диаграмму состояния без первичных твердых растворов, но такие смеси очень распространены среди большинства органических веществ.

При очень малой растворимости двух металлов друг в друге в твердом состоянии из жидких смешанных расплавов кристаллизуются твердые растворы а или р, которые практически часто принимают за чистые металлы А или В. На соответствующих диаграммах плавкости ( рис. 6) кривые составов равновесных твердых растворов ( солидуса) настолько приближаются к осям ординат, что практически сливаются с ними, а эвтектическая горизонталь протягивается вместе с ними до осей ординат. Таким образом, в предельных случаях диаграмма плавкости делится кривыми не на шесть, а на четыре области существования определенных фаз. Подобные диаграммы называются диаграммами плавкости с простой эвтектикой и являются частным предельным случаем эвтектических диаграмм с ограниченной взаимной растворимостью твердых металлов, не образующих между собой химических соединений.
С целью снижения сопротивления получающегося р-слоя, что очень важно, например, для повышения эффективности эмиттера в индий добавляют до 1 % галлия. Галлий имеет коэффицент сегрегации 0 1 и задерживается при рекристаллизации германия в 100 раз больше, чем индий. Если переходы делаются на германии р-типа, необходимо применять в качестве вплавляемого металла элементы V группы периодической таблицы, либо другие, обладающие в германии донорными свойствами. Из элементов V группы для этих целей больше всего подходит сурьма. Однако сурьма характеризуется высокой упругостью пара и при температуре плавления быстро улетучивается. Сурьма со свинцом дает эвтектическую диаграмму состояний. При этом эвтектика характеризуется составом из 12 % сурьмы и 88 % свинца. Применение большого количества сурьмы приводит при затвердевании к появлению не только твердого раствора свинца с малым количеством сурьмы, но и значительного количества раствора сурьмы с малым количеством свинца. Последний раствор ведет себя так же, как сурьма.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11