2.5 Контрольные вопросы

1. Что такое двухкомпонентная система?

2. Как изображаются составы химических соединений на диаграммах двухкомпонентных систем?

3. Как определяется путь кристаллизации двухкомпонентных систем?

4. Как определяются составы твердых растворов и жидкой фазы в двухкомпонентных системах?

5. Как определяется фазовый состав материала и состав остаточной жидкой фазы по ходу кристаллизации двухкомпонентных систем?

6. Как определяется количественное соотношение фаз по ходу кристаллизации двухкомпонентных систем?

7. Как определяется температура начала и полного плавления материала с помощью диаграмм состояния двухкомпонентных смесей?

3. Трехкомпонентные системы

Решение практических задач по трехкомпонентным диаграммам состояния: определение фазового состава и количественного содержания фаз в системах силикатных и других тугоплавких материалов (3ч)

По окончании модуля студент должен знать трехкомпонентные системы, методы их построения, уметь решать задачи по трехкомпонентным диаграммам сотояния.

3.1 Определение фазового состава и количественного содержания фаз на диаграммах состояния трехкомпонентных систем

Равновесный фазовый состав трехкомпонентных систем в зависимости от температуры и концентраций изображают на пространственных диаграммах.

В качестве основания этой диаграммы чаще всего выбирает­ся равносторонний концентрационный треугольник, в кото­ром концентрации компонентов изображаются в одинаковом масштабе. Составы точек чистых компонентов располагаются в вершинах треугольника, концентрации двойных соста­вов — на соответствующих сторонах треугольника, а трой­ных составов − внутри треугольника. Все точки внутри треугольника изображают любые соотношения трех компонен­тов. Стороны треугольника делятся на 100 частей для отсче­тов любых концентраций смесей.

Температуры полного плавления смесей указываются точ­ками вершин перпендикуляров, восстановленных в опреде­ленном масштабе к концентрационному треугольнику в соответствующих составах смесей. С боков пространственная диаграмма ограничивается тремя плоскими двухкомпонентным диаграммами, а сверху − пространственным ликвидусом, выше которого располагается только однофазное пространство жидкости.

Ввиду сложности пользования подобными пространствен­ными диаграммами вместо них обычно применяют проекцион­ные диаграммы. Последние получают проектированием при помощи перпендикуляров на плоскость треугольника концент­раций нонвариантных точек, пограничных линий, сечений про­странственного ликвидуса изотермическими плоскостями, па­раллельными плоскости треугольника концентраций.

Для определения состава смеси в какой-либо точке внутри треугольника концентраций необходимо провести через дан­ную точку две прямые, параллельные каким-либо двум сто­ронам треугольника. Тогда на третьей стороне треугольника отсекутся три отрезка, соответствующие процентному содер­жанию компонентов смеси в данной изображенной точке.

Пример 21. В равностороннем треугольнике концентраций дана точка D (рисунок 9).

Определить процентный состав смеси, изображаемой точ­кой D

Решение. Проводим через точку D две линии fk параллельные АС и lg параллельные СВ. Тогда на стороне АВ получаем три отрезка. Отрезок Af соответствует процентному содержанию компонента В, от­резок Bg — процентному содержанию компонента А, а отре­зок fg — содержанию компонента С.

Таким образом, принимая сторону АВ за 100%, состав сме­си в точке D будет содержать 52,5% А, 22,5% В и 25% С.

Рисунок. 9. Равносторонний треугольник концентраций

Пример 22. Состав задан­ной смеси соответствует 51% В, 24% А и 25% С: Определить изобра­жающую точку этой сме­си в треугольнике, ко­торая отвечает заданно­му составу (см. рисунок 9).

Решение. На сто­роне треугольника АВ или на любой другой из сторон треугольника от точки А откладываем отрезок An, соответствую­щий 51% В, отточки В – отрезок Вр, соответст­вующий 24% А. Из по­лученных точек n и р

проводим прямые, параллельные двум другим сторонам тре­угольника, т. е. АС и ВС. Точка пересечения О и будет являть­ся искомой точкой, отвечающей заданному составу.