4.2.5. Диаграмма состояния с промежуточным химическим соединением, плавящимся конгруэнтно.

Компоненты бинарных систем могут образовывать друг с другом химические соединения. Вид диаграммы плавкости зависит от числа химических соединений, их устойчивости и способности к взаимной растворимости с отдельными компонентами.

Плавление называется конгруэнтным, если состав жидкости совпадает с составом твердого химического соединения, из которого жидкость образовалась. Такие соединения являются устойчивыми и плавятся без разложения.

Рис. 4. 6. Диаграмма плавкости с конгруэнтно плавящимся химическим соединением АmBn

Диаграмма с устойчивым соединением и отсутствием растворимости компонентов в твердом состоянии

На рис. 4. 6. изображена типичная диаграмма плавкости системы компонентов А и В, образующих устойчивое химическое соединение А_mB_n, не способное образовывать твердых растворов с этими компонентами.

Стехиометрические формулы химических соединений отражают мольное соотношение компонентов системы, поэтому для отображения состава химического соединения на диаграмме состояния удобнее выбрать мольную концентрацию. Например, соединению А₂B₃ соответствует 40 мол% компонента А и 60 мол% компонента В.

Данная диаграмма представляет собой сочетание двух диаграмм бинарных систем с простыми эвтектиками, т. е. нерастворимыми в твердом виде компонентами.

Эти фрагменты диаграммы можно рассматривать независимо друг от друга. Левая часть диаграммы относится к системе А− А_mB_n, а правая - к системе А_mB_n− В.

На рис. 4. 6. обозначены однофазные и двухфазные поля для данной диаграммы.

Химическое соединение А_mB_n в данном случае выступает как самостоятельный компонент, плавящийся при температуре Т_АmBn. Твердое химическое соединение постоянного состава – это одна фаза, одна кристаллическая решетка. Фигуративные точки лежащие на линии химического соединения соответствуют этому твердому соединению при разных температурах ( К=1, Ф=1 и С=1 ). Устойчивое соединение не претерпевает фазовых превращений вплоть до температуры плавления. Точка, отвечающая плавлению химического соединения, является нонвариантной ( Ф=2, С=0 ), т. е. фазовый переход протекает при постоянной температуре.

Характер максимума на кривой ликвидус для химического соединения определяется его устойчивостью. Чем больше диссоциирует химическое соединение при плавлении, тем более пологим будет максимум. Для малоустойчивого соединения этот максимум становится широким и плоским.

Если компоненты А и В образуют несколько устойчивых соединений, на диаграмме плавкости каждому соединению отвечает свой максимум и каждое такое соединение можно рассматривать как самостоятельный компонент.

Диаграмма с устойчивым соединением и образованием

твердых растворов

На рис. 4. 7. представлена диаграмма плавкости с образованием твердых растворов на основе химического соединения, а также граничными растворами на основе компонентов А и В.

Для этой диаграммы, в отличие от предыдущей, характерны однофазные области граничных твердых растворов α и β , а также растворимость компонентов А и В в химическом соединении А_mB_n с образованием твердой гомогенной γ – фазы переменного состава. В пределах γ – области, твердые растворы на основе химического соединения содержат избыток одного из компонентов относительно стехиометрического состава.

Рис. 4. 7. Диаграмма плавкости с конгруэнтно плавящейся промежуточной фазой твердого раствора на основе химического соединения АmBn

Как и в предыдущем случае соединение А_mB_n, способное растворять компоненты А и В, плавится при постоянной температуре.

Диаграммы состояния с конгруэнтно плавящимися промежуточными фазами можно рассматривать как комбинированные, т. е. состоящие из двух (или более) простых диаграмм состояния различных типов. Характер кривых охлаждения и фазовых превращений будет зависеть от вида этой простой диаграммы.