liquid — жидкий) означает жидкую фазу, a L + a и L + β означа­ют жидкую фазу плюс твердую фазу а или β соответственно. Линии, разделяющие фазы, т.е. линии, на которых могут суще­ствовать различные фазы вещества, имеют следующие назва­ния: солидус - линия, на которой одновременно существуют фазы а или β с фазами L + a и L + β соответственно; сольвус -линия, на которой одновременно сосуществуют фазы а и а + β или β и а + β и ликвидус - линия, на которой одновременно существует фаза L с фазой L + a или L + β

Точка пересечения двух линий ликвидуса часто является точ­кой наименьшей температуры плавления для всех возможных комбинаций веществ А и В и называется эвтектической точкой. Смесь с соотношением компонентов в эвтектической точке назы­вается эвтектической смесью (или просто эвтектикой).

Целесообразно будет рассмотреть, как происходит переход смеси из жидкого состояния (расплава) в твердое и как фазо­вая диаграмма помогает предсказать равновесную композицию всех фаз, существующих при данной температуре. Обратимся к рис. 1.11.

Pис. 1.11. Двухфазная диаграмма состояний, на которой показаны процессы отвердевания

Предположим, что вначале смесь имела состав С_м при тем­пературе Т₁ при температуре от Т₁ до Т₂ существует жидкая фаза, а при температуре Т₂ одновременно существуют фазы L и

β. Состав присутствующей фазы L есть С_м, состав фазы β есть С_β1. При дальнейшем снижении температуры до Т₃ состав жид­кой фазы меняется вдоль кривой ликвидуса, а состав фазы β -вдоль кривой солидуса до пересечения с изотермой (горизон­тальной линией) Т₃. Теперь состав фазы L будет C_L, а состав твердой фазы β - С₀. Следует отметить, что состав С_β2 будет иметь не только вещество состава C_L, перешедшее в фазу β при температуре Т₃, но и все вещество, перешедшее в фазу β при более высокой температуре. Это выравнивание составов долж­но произойти путем твердотельной диффузии компонента А в образовавшуюся фазу β, так что к моменту достижения темпе­ратуры Т₃ все вещество, находящееся в фазе β будет иметь со­став С_β2.

Дальнейшее снижение температуры приводит нас в эвтекти­ческую точку. В ней фазы а и β существуют одновременно с жидкой фазой L. При более низких температурах существуют только фазы а и β. Образуется смесь фаз а и β состава С_Е с агре­гатами β начальным составом Затем, выдерживая эту смесь длительное время при температуре ниже эвтектической, можно получить твердое тело. Образовавшееся твердое тело будет со­стоять из двух фаз а и β. Состав каждой из фаз можно опреде­лить в точке пересечения изотермы с соответствующей линией сольвуса.

Только что было показано, как определить состав каждой из присутствующих фаз. Теперь рассмотрим задачу определе­ния количества вещества в каждой фазе. Во избежание пута­ницы на рис. 1.12 еще раз приводится простая двухфазная ди­аграмма. Предположим, что при температуре T₁ состав распла­ва есть С_м (имеется в виду компонент В), тогда при Т₂ фаза L имеет состав C_L, а фаза β будет иметь состав C_s. Пусть М_L -масса вещества, находящегося в жидком состоянии, a M_s -масса вещества, находящегося в твердом состоянии. Условие сохранения суммарной массы приводит к следующему уравне­нию:

(1.13)

В этом уравнении нашел отражение тот факт, что общая масса вещества при температуре Т₁ умноженная на процент компонента В, есть общая масса вещества В. Она равна сумме

масс вещества В, существующего в жидкой и в твердой фазах при температуре Т₂. Решая это уравнение, получаем

(1.14)

Это выражение известно как правило уровня. С помощью этого правила, зная начальный состав расплава и общую его массу, можно определить массы обеих фаз и количество компо­нента В в любой фазе для любого участка двухфазной диаграм­мы. Точно так же можно вычислить и количество компонента А в любой фазе для любого участка двухфазной диаграммы.

На рис. 1.13 приведен еще один пример отвердевания рас­плава. Снижение температуры от T₁ до Т₂ приводит к смешива­нию фаз L и β составом соответственно С_м и С_β По мере даль­нейшего охлаждения состав L меняется вдоль линии ликвидуса, а состав β — вдоль линии солидуса, как было описано ранее. При достижении температуры Т₃ состав β станет равным С_м, и, как следует из правила уровня, при температуре, меньшей Т₃, жид­кая фаза существовать не может. При температуре, меньшей Т₄, фазы а и β существуют как агрегаты фаз а и β Например, при температуре Т₅ агрегаты фазы β будут иметь состав, определяе­мый пересечением изотермы Т₅ и сольвуса β. Состав а опреде­ляется аналогично — пересечением изотермы и сольвуса а.

Участки двухфазной диаграммы, называемые до сих пор а и β - это участки твердой растворимости: в области а раство­рен компонент В в компоненте А, а в области β растворен ком­понент А в компоненте В. Максимальные количества компо­нента А, которое может быть растворено в В, и компонента В, которое может быть растворено в А при данной температуре, находятся в зависимости от температуры. При эвтектической или более высокой температуре может иметь место быстрое сплавливание А и В. Если полученный при этом сплав резко охладить, то атомы А могут быть захвачены в решетку компо­нента В. Но если твердая растворимость при комнатной темпе­ратуре намного ниже (это говорит о том, что при этой темпера­туре рассматриваемый подход не слишком пригоден), то в сплаве могут возникнуть большие остаточные напряжения, существенно влияющие на его свойства (при наличии значительных оста­точных напряжений возникают пересыщенные твердые раство­ры, й система не находится в равновесном состоянии, а диаг­рамма даёт информацию только о равновесных состояниях). Иногда такой эффект является желательным, например при упрочнении стали закалкой с получением мартенсита. Но в изделиях интегральной электроники возникновение больших