Диаграмма состояния трехкомпонентной конденсированной системы с одним тройным химическим соединением, плавящимся без разложения
Компоненты системы образуют одно тройное химическое соединение S с конгруэнтной точкой плавления. Характерным признаком такого соединения является расположение химического соединения в своем поле (рис. 55).
Рис. 55. Трехкомпонентная система с одним тройным соединением, плавящимся без разложения (а) и примеры кривых охлаждения (б). Соединительные линии AS, BS и CS проходят через поле химического соединения и делят эту диаграмму на три треугольника Алькемаде: ASC, ASB и BSC. Каждый из них представляет простейшую подсистему с одной точкой тройной эвтектики: E 1, E 2 и Е 3. По правилу Алькемаде, в точках Т 1, Т 2 и Т 3 температуры на граничных линиях максимальны и уменьшаются в обе стороны от этих точек. Эти точки можно рассматривать как точки двойных эвтектик треугольников Алькемаде. Диаграмма состояния трехкомпонентной конденсированной системы с двумя двойными химическими соединениями, плавящимися без разложения
Компоненты систем А, В и А, С образуют два двойных химических соединения (рис.78 и 79). Соединительные линии делят эти диаграммы на несколько простейших подсистем с соответствующими точками тройных эвтектик. Рис. 56. Трехкомпонентная система с двумя двойными химическими соединениями, плавящимися без разложения (тип I).
Рис. 57. Трехкомпонентная система с двумя двойными химическими соединениями, плавящимися без разложения (тип II). Диаграмма состояния трехкомпонентной конденсированной системы с тремя двойными химическими соединениями, плавящимися без разложения
Так же читается и диаграмма состояния системы (рис.80), в которой компоненты образуют три двойных химических соединения.
Рис. 58. Трехкомпонентная система с двумя двойными химическими соединениями, плавящимися без разложения (тип II). Диаграмма состояния трехкомпонентной конденсированной системы с двумя тройными и тремя двойными химическими соединениями, плавящимися без разложения
В этой несколько более сложной системе компоненты образуют три двойных и два тройных химических соединения. Соединительные прямые, построенные на диаграмме, позволяют сориентироваться в рельефе ее поверхности, используя правило Алькемаде, а также упростить ее чтение, разделив на восемь треугольников, каждый из которых является простейшей подсистемой с точкой тройной эвтектики. Рис. 59. Трехкомпонентная система с тремя двойными и двумя тройными химическими соединениями, плавящимися без разложения. 4.2.8. Диаграмма состояния системы SiO2-Al2O3-CaO Порядок рассмотрения трехкомпонентной диаграммы состояния конденсированной системы 1. Перечертить диаграмму, соблюдая топологию, в заданном масштабе. 2. Дать общую характеристику диаграммы. 3. Обозначить все поля диаграммы греческими или римскими цифрами. 4. Обозначить все значимые точки диаграммы: двойные и тройные эвтектики, двойные и тройные реакционные точки, точки химических соединений. 5. Вывести формулу химического соединения, если оно присутствует на диаграмме. 6. Указать фазовый состав всех полей диаграммы. 7. Указать процессы, протекающие на граничных линиях и в значимых точках диаграммы. 8. Построить развертки диаграммы по всем сторонам треугольника. 9. Показать направления падения температуры по сторонам треугольника и граничным линиям. 10. Показать пути кристаллизации для заданных фигуративных точек диаграммы. 11. Рассмотреть свойства систем, заданных соответствующими фигуративными точками (табл. 1). 12. Построить кривые охлаждения к заданным точкам
Таблица 3 Характеристика отдельных фигуративных точек диаграммы
Пример расчета диаграммы Пример 6. Прочесть диаграмму состояния системы (рис. 60). Рис. 60. Трехкомпонентная диаграмма состояния Решение. 1. Общая характеристика диаграммы: диаграмма состояния трехкомпонентной конденсированной системы с одним двойным химическим соединением, плавящимся без разложения; полиморфные превращения отсутствуют. Компоненты системы неограниченно растворимы друг в друге в жидком состоянии и полностью не растворимы в твердой фазе. 2. Нумерация полей диаграммы и значимые точки диаграммы показаны на рис. 61. Рис. 61. Диаграмма состояния с обозначенными полями и значимыми точками. 3. Вывод формулы химического соединения. Химическое соединение содержит 50 % компонента А и 50 % компонента С. Принять массу химического соединения равной 100 г – 100 %. Тогда масса компонента А равна 50 г, компонента С – 50 г. Найти количество вещества каждого из компонентов: Соотнести полученное число моль как простые целые числа: 4. Расшифровка фазового состава полей диаграммы. В поле I происходит кристаллизация компонента А, следовательно здесь в равновесии находятся кристаллы А и жидкая фаза. В поле II происходит кристаллизация компонента В, следовательно в равновесии будут кристаллы В и жидкая фаза. В поле III кристаллизуется компонент С; в равновесии будут кристаллы С и жидкая фаза. В поле IV кристаллизуется вещество S; в равновесии кристаллы S и жидкая фаза. 5. Процессы на граничных линиях. На линии двойной эвтектики е 1 Е 1 происходит кристаллизация А и S; уравнение равновесия:
Точками двойных эвтектик являются е 1, е 2, е 3, е 4 и ТS. Уравнения равновесий в этих точках совпадают с равновесиями соответствующих линий двойных эвтектик. Например, равновесие в точке в точке е 1 совпадает с линией е 1 Е 1: Точками тройных эвтектик являются Е 1 и Е 2. Равновесие в точке Е 1: 6. Построение разверток диаграммы показано на рис. 62. Рис. 62. Развертки к сторонам диаграммы рис. 60: по стороне АС (а) по стороне АВ (б) и по стороне ВС (в).
7. Направления падения температуры по сторонам и граничным линиям показаны на рис. 63. Рис. 63. Направления падения температуры. 8. Пути кристаллизации для фигуративных точек 1 – 5 показаны стрелками на рис. 64.
Рис. 64. Пути кристаллизации фигуративной точки, пояснения к заполнению таблицы и кривая охлаждения. 9. Расчет систем, заданных фигуративными точками. Характеристика отдельных фигуративных точек диаграммы
Расчет точки 1. Общий состав системы определяется по шкалам составов на сторонах треугольника. Точка 1 принадлежит полю I, следовательно в ней в равновесии находятся кристаллы А и жидкая фаза состава 1'. Относительное содержание каждой фазы определяется по правилу рычага: доля жидкой фазы определяется длиной отрезка [ A -1]:
доля кристаллов А определяется длиной отрезка [1-1']:
Если принять массу системы за 100 г, то масса жидкости составит 70,2 г, а масса кристаллов А
Расчет точки 1'. Общий состав системы определяется по шкалам составов на сторонах треугольника. Точка 1' находится на линии двойной эвтектики е 2 Е 1. В равновесии находятся кристаллы компонентов А, В и жидкая фаза состава Е 1. Относительное содержание каждой фазы определяется по правилу рычага. Для этого следует провести ноду от точки Е 1 через точку 1 до пересечения с линией состава бинарной системы АВ, т.е. со стороной треугольника (точка 1''). Доля жидкой фазы определяется длиной отрезка [1-1'']:
доля твердой фазы определяется длиной отрезка [1- Е 1]:
Относительное количество кристаллов А и В определяется правилом рычага с использованием стороны треугольника АВ: Массовая доля кристаллов А определяется отрезком [ B -1'']:
Массовая доля кристаллов В определяется отрезком [1''- A ]:
Масса системы была принята за 100 г. Тогда после охлаждения точки 1' до температуры Е 1 масса жидкости составит 46,7 г, а масса твердой фазы 53,3 г. Массы компонентов А и В численно равны их массовой доле в системе: Расчет точки Е1. В точке Е 1 система распадается на 4 фазы по уравнению равновесия:
и численно равна массовой доле химического соединения в составе твердой фазы; масса компонента А, составляющая отдельную фазу
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|