Post on 09-Nov-2015
description
transcript
Universitatea POLITEHNICA din BucuretiFacultatea de Chimie Aplicat i tiinaFacultatea de Chimie Aplicat i tiina
MaterialelorCatedra de tiina i Ingineria Materialelor Oxidice i Nanomateriale
DIAGRAME DE ECHILIBRUDIAGRAME DE ECHILIBRUTERMIC FAZAL
B. SISTEME BINARE
I. Sistemul binar elementar
Generaliti
TA A, B: componenii sistemului binar
T T t d t i
TB
TA: Temperatura de topire a compusului A
TB: Temperatura de topire a comp s l i BB
T
a compusului B
Te: Temperatura eutectic
eTe e: amestecul binar cu
cea mai joas temperatur de topire
T
A B
T
xB xA
Generaliti
TA TAe, TBe: curbe liquidus indic punctele de coordonateT-x, la care apare pentruII
LiqTB
T x, la care apare pentruprima dat faza solid larcire, sau se termin topirea,la nclzire;
I
B+liq
B
A+liq
T
TATeeTeTB: drepte solidus;
Dreptele solidus i curbeleliquidus delimiteaz patru
III
e
A+B
Teq p
zone ale sistemului, dpdv alcompoziiei fazale:
9 I: F=2 A+liqIV A B
A B
9 II: F=1 Liq9 III: F=2 B+liq9 IV: F=2 A+B
Trasee de topire / cristalizare
Liq
TATxT1 l
l1
lx
Cristalizare Mx
T > Tx: liq Mx
Tx: A + liq lxq
TB
1T2
l
l2 Tx: A + liq lx
Tx Te:
A + liq (lx- le)
B+liq
BT3 l3
A+liq
- Etap de cristalizareprimar (A cristalizeazsingur)
Te
A+B
Te: A + B + liq le
3+V = 2+1 =>V=0
( i t i i t)
Te
A B
A BMx L1 L2 L3
(sistem invariant)
- Etap de cristalizaresecundar (A i B
i t li i lt )cristalizeaz simultan)
T < Te: A + B
Trasee de topire / cristalizare
Liq
TA
Topire Myq
TB
T < Te: A+B
Te: A + B + liq le
B+liq
B
TylyA+liq 3+V = 2+1 =>V=0
(sistem invariant)
Te Ty:Te
A+B
Te Ty:
B + liq (le - ly)
Ty: B + liq ly
Te
A B
A BMy
T > Ty: liq My Orice mas din sistemcristalizeaz, respectiv se
i l dy topete, ntr-un interval detemperatur.
Trasee de topire / cristalizare
Liq
TA
Te:q
TB
Te: punct invariant al sistemului;
B+liq
BA+liq temperatura la care se
ncheie procesul decristalizare sau ncepeprocesul de topire pentruT
e
A+B
procesul de topire pentruorice mas din sistem;
este singura mas dinsistem, care, dei nu este
Te
A B
A B
sistem, care, dei nu esteun compus chimic definit,se topete la o temperaturdefinit.
Relaii cantitative
TA G = cantitatea de amestec M
S = cantitatea de faz solid( i t l A) l T
la m
(cristale A) la TX L = cantitatea de faz lichid(topitura lx) la TX
TBTx
lx
S L
a
Legea conservrii masei:
eTe
GG = S + L
A BA BM Lx%Liq. lx
P
Relaii cantitative
innd cont de compoziia amestecului M i a topiturii Lx, se poate scrie:
cantitatea de B n amestecul iniial: 100AMG
cantitatea de B n topitura Lx:
Dar ntreaga cantitate de B din amestecul iniial se afl n topitur latemperatura tx deci:
100ALxL
temperatura tx, deci:
iar100100
xALLAMG =xAL
AMGL =
Deci:
Prin urmare:
x
x
x
x
x ALML
GALAMAL
GALAMGGLGS ====
xMLGS =Prin urmare:
Se poate scrie c: mlx=
xALGS
MLALML
GS xx
x
=
=Se poate scrie c:am
=AMALAMG
L
x
Relaii cantitative
Regula prghiei poate fi utilizat pentru determinarea cantitilor de faze aflate n
echilibru, la o anumit temperatur, pentru o mas cu o anumit compoziie.
vectorul G, aplicat pe prghia n punctul m, se descompune n componentele S iL (L = G S), aplicate la extremitile prghiei conform raportului braelor.
xal
Pentru a evita msurarea segmentelor i , respectiv pentru a obine raportul
fazelor direct n procente, acestea se transpun pe abscisa a diagramei, care esteam xml
ABmprit n 100 pri.
Transpunerea se realizeaz prin unirea extremitilor segmentelor i .
Prelungind dreptele Aa i respectiv Bl acestea se intersecteaz n punctul OABxal
AB
Prelungind dreptele Aa i respectiv Blx, acestea se intersecteaz n punctul O.
Din acest punct se duce apoi o dreapt prin punctul m pn la intersecia cu abscisa
AB n punctul P.
ORelaii cantitative
TA amml
LxtopiturcantitateAcristalecantitate x=)_(_
__
la mTB
Txlx
S L
a
Regula prghiei:
eTe
G
100*%x
x
almlA =
A B
100*%x
x
x
alamliql =
A BM L% A% Liq. lx
P
ORelaii cantitative
TA
Pe baza asemnrii
triunghiurilor:
la m
amO ~ APO i
mlxO ~ PBO,
se poate scrie:
TBTx
lx
S L
a
PBAP
mlam
x
= Deci la temperatura Tx
eTe
GDeci, la temperatura Tx
exist:
% faz lichid (topitur)AP
A B
% faz solid (cristale A)PB
A BM L% A% Liq. lx
P
Efecte termice
TB TBc
d
TT2 T2
2Liq. c2TA
T1 T11
A+liq.
B+liq.c1
Te TeTe
q
e a1 a2
b1 b2
a
b
a1b1 b bb2
a2
bb1
A e M1 M2 B e M1 M2 B Timp
Efecte termice
Amestec l e tectic binar e pre int la temperat ra T n palier ab foarte pron nat Amestecul eutectic binar e: prezint la temperatura Te un palier ab foarte pronunat,datorat efectul endotermic de topire a ntregii mase la Te.
Amestecul M1 prezinta la Te un palier a1b1 mai mic, care evideniaz un efect termiccantitativ mai slab deoarece cantitatea de mas ce intr n topire este mai mic dectcantitativ mai slab, deoarece cantitatea de mas ce intr n topire este mai mic dectpentru amestecul e.
- Dac viteza de ncalzire a cuptorului este constant, se observ c de la te la t1 curbade nclzire a masei, b1c1, are o inflexiune. Aceasta arat c ntre te i t1 cristalele de B,de nclzire a masei, b1c1, are o inflexiune. Aceasta arat c ntre te i t1 cristalele de B,topindu-se treptat, odat cu creterea temperaturii, dezvolt un efect endotermicconstant n acest interval.
- La T1 apare o alt inflexiune, c1, curba de nclzire urcnd cu viteza mai mare, ceeace arat o schimbare a cineticii procesului endotermic.
- Efectul termic total este suma celor dou efecte: ab = a1b1 + b1b.
Comparnd mrimea efectului termic total dat de amestecul M1, cu cel dat de amesteculComparnd mrimea efectului termic total dat de amestecul M1, cu cel dat de amesteculeutectic e, se constat egalitatea lor, dac cei doi compusi A i B au cldurile de topireegale. n cazul n care acetia au cldurile de topire diferite, atunci, trebuie luat nconsiderare media ponderat a cldurilor lor.
Amestecul B prezint o curb pentru care efectul termic la Te este zero.
- La Tb apare, n locul inflexiunii (c) un palier cd, care marcheaz efectul termic detopire a compusului B.
Efecte termice
TBEf t l t i l t l i i t T
TT2
2Liq.
Efectul termic la punctul invariant Te:
- este maxim pentru amestecul eutectic;
- este nul pentru amestecurile unare A i B.TA
T11
A+liq.
B+liq. Variaia efectului termic la Te este figurat nsistemul AB prin triunghiul cu varfurile Te b Te.
Te Te
q
e a1 a2
b1 b2bb1
A e M1 M2 B
Universitatea POLITEHNICA din BucuretiFacultatea de Chimie Aplicat i tiinaFacultatea de Chimie Aplicat i tiina
MaterialelorCatedra de tiina i Ingineria Materialelor Oxidice i Nanomateriale
DIAGRAME DE ECHILIBRUDIAGRAME DE ECHILIBRUTERMIC FAZAL
II Si t l bi II. Sistemul binar n care se formeaz compui binari
II.1. COMPUS BINAR CONGRUENTTrasee de topire / cristalizare
IIITA
AmBn=AB
TBLiq Liq
T Sistemul este mprit n
T
A+liq
Am Bn+
TAmBnSistemul este mprit n dou subsisteme:
I: A-AB e1II AB BTe1
Te2
B+liqliqe1
e
II: AB-B e2
A+AmBnAmBn+B
e2
AmBnA B
II.1 COMPUS BINAR CONGRUENTTrasee de topire / cristalizare
IIITA
TBLiq Liq
T
Cristalizare Mx
T > Tx: liq Mx Tx: AB + liq lx
T
A+liq
Am Bn+
TAmBn Tx: AB + liq lx
Tx Te2:
AB + liq (lx- le2)Txx
Te1
Te2
B+liqliqe1
e
Te2: AB + B + liq le23+V = 2+1 =>V=0
( i t i i t)A+AmBn
AmBn+B
e2 (sistem invariant)
T < Te2: AB + B
AmBnA BMx
II.1 COMPUS BINAR CONGRUENTTrasee de topire / cristalizare
IIITA
TBLiq Liq
TRegulile de paragenez:
T
A+liq
Am Bn+
TAmBn Fiecare dintre subsistemeleformate ascult de propriuleutectic;
Te1
Te2
B+liqliqe1
e
La solidificarea de echilibrua unei mase dintr-unsubsistem se formeazcompuii de margine ai
A+AmBnAmBn+B
e2 compuii de margine aisubsistemului respectiv;
Relaiile cantitative sedefinesc analog sistemului
AmBnA B
definesc analog sistemuluibinar simplu pentru fiecaresubsistem.
II.2 COMPUS BINAR INCONGRUENT N PREZENA FAZEI LICHIDE
Trasee de topire / cristalizare. Zone cu resorbie
T
TBI II Sistemul este mprit n
dou subsisteme:
I: A-AB eTA
B+liq
Liq
I: A-AB e1II: AB-B g2
Tg2A+
liq
g2 AmBn B + liq g2Tg2
Te1
q
AmBn+B
AmBn+liq
e1
g: punct invariant peritectic
Tg: temperatura de descompunere a compusului
A+AmBn
descompunere a compusului incongruent n topitur i unul dintre componenii sistemului
A BAmBng2
II.2 COMPUS BINAR INCONGRUENT N PREZENA FAZEI LICHIDE
Trasee de topire / cristalizare. Zone cu resorbie
T
TBI II
AmBn B + liq g2Tg2
AmBn B + liq g2Tg2
TA
B+liq
Liq Cristalele de AmBn apar lasolidificare prin interacialui B cu liq. g2, la
Tg2A+
liq
g2
q g2temperatura Tg2.
Procesul se numeteresorbia lui B n topitura
Te1
q
AmBn+B
AmBn+liq
e1
g2, cu formare de AmBn.
ParialTotal
A+AmBn
Total
A BAmBng2
II.2 COMPUS BINAR INCONGRUENT N PREZENA FAZEI LICHIDE
Trasee de topire / cristalizare. Zone cu resorbieFR
T
TBI II
AmBn B + liq g2Tg2
AmBn B + liq g2Tg2
TA
B+liq
Liq
Tg2
T
A+
liq
g2M1
Te1
TM1q
AmBn+B
AmBn+liq
e1M1 - FR T>TM1: liq(M1)
A+AmBn
T>TM1: liq(M1)TM1 Te1 : AB + liq (lM1-le1)Te
1: AB + A + liq le1
V = 0
A BM1 AmBn
V = 0T < Te
1: AB + Ag2
RT(B)FR
II.2 COMPUS BINAR INCONGRUENT N PREZENA FAZEI LICHIDE
Trasee de topire / cristalizare. Zone cu resorbie
II
T
TBI
Resorbia decurge lat t t t dTA
M2 B+liq
Liq
M RT(B)T
temperatur constant pn cndB dispare total resorbie total.
Tg2A+
liq
g2
M2 RT(B)T>TM2: liq(M2)TM2 Tg2: B + liq (M2 g2)T 2: B + AB + liq g2
b
TM2
Te1
q
AmBn+B
AmBn+liq
e1
Tg2: B + AB + liq g2
V = 0 (resorbia total a lui B )
AB B + liq g2Tg2
A+AmBn
V = 0 (resorbia total a lui B )Tg2 Te1: AB + liq (g2 e1)Te1: AB + A + liq e1
V = 0
A BM2 AmBn
V = 0T < Te1 : AB + A
RT(B)
Tg2AmBn B + liq g2 O
II.2 COMPUS BINAR INCONGRUENT N PREZENA
FAZEI LICHIDE
R bi t t l id i
TA
TBResorbia total evidenierea
cantitativIII
R bi t t l l lTA
M2B+liq
Liq
TM2
Resorbia total are loc latemperatura peritecticului g2.
Pentru evideniereacantitativ a resorbiei este
Tg2A+
liq
g2 b bm
necesar s determinm graficcantitile de faze prezentenainte i dup fenomenul deresorbie:
Te1 AmBn+B
AmBn+liq
e1
- R: B + liq g2 (prghia g2b)
- DR: AB + liq g2 (prghia g2b)
A+AmBn
A BA BM2
%liq g2%B%liq g2%AmBn
nainte de resorbia total RDup de resorbia total DR
AmBn
RT(B) RP(B)FR
II.2 COMPUS BINAR INCONGRUENT N PREZENA FAZEI LICHIDE
Trasee de topire / cristalizare. Zone cu resorbie
II
T
TBI
TM3M3
TA
B+liq
Liq Resorbia decurge latemperatur constant Tg2, B nu
Tg2A+
liq
g2
M3 RP(B)
bdispare total resorbie parial.
Te1
q
AmBn+B
AmBn+liq
e1
M3 RP(B)T>TM3: liq(M3)TM3 Tg2: B + liq (M3 g2)Tg : B + AB + liq g2
A+AmBn
g2q g2
(resorbia parial a lui B)
AB B + liq g2Tg2
A BAmBn M3
( p )V = 0
T < Tg2: B + AmBn
RT(B) RP(B)
Tg2AmBn B + liq g2 O
II.2 COMPUS BINAR INCONGRUENT N PREZENA
FAZEI LICHIDE
R bi i l
TA
TBM3 TM3O
Resorbia parial evidenierea cantitativ
III
R bi i l l lTA
B+liq
LiqO Resorbia parial are loc la
temperatura peritecticului g2.
Pentru evidenierea cantitativ a resorbiei este
Tg2A+
liq
g2 b bm
necesar s determinm grafic cantitile de faze prezente nainte i dup fenomenul de resorbie:
Te1
AmBn+liq
e1 AmBn+B
-R: B + liq g2 (prghia g2b)
-DR: B + AB (prghia g2b)
A B MA+AmBn
A BAmBn M3
nainte de resorbia parialDup resorbia parial
%liq g2%B%AmBn%B
RT(B) RP(B)FR
II.2 COMPUS BINAR INCONGRUENT N PREZENA FAZEI LICHIDE
Tratamente termice
II
T
TBI
1. Rcire brusc, de la Tg2, cu ntreruperea integral aTA
B+liq
Liq
ntreruperea integral a echilibrului;
Masa solidificat este format dincristale primare de B i sticl de
Tg2A+
liq
g2 b
p compozitie g2;
Resorbia este mpiedicat.
d d t i ii tit ti
Te1
q
AmBn+B
AmBn+liq
e1
n vederea determinrii cantitativea fazelor prezente, ne referim laprghia g2b.
A+AmBn
A BAmBn
II.2 COMPUS BINAR INCONGRUENT N PREZENA FAZEI LICHIDE
Tratamente termice
2 T t t d i d t t it h t l T t t2. Tratament de rcire moderat: topitura g2, ngheat la Tg2, se poate comporta ca unamestec din sistemul I (A - AmBn), cu cristalizare independent echilibrul estentrerupt parial;
C tit t d B f t t d i t li i difi t Cantitatea de B format n etapa de cristalizare primar rmne nemodificat(segmentul Ap);
Cantitatea de topitura g2-pB cristalizeaz independent, cu formare de A i AB, latemperatura Te1;
n vederea determinrii cantitative a fazelor prezente, ne referim la prghia ad, careeste mprit n dou segmente de perpendiculara din g2;
Unim capetele segmentului pB cu cele ale prghiei i astfel determinm cantiile de A iAB formate din topitura g2;
La sfritul solidificrii care a avut loc cu ntreruperea resorbiei n amestec se gsescLa sfritul solidificrii, care a avut loc cu ntreruperea resorbiei, n amestec se gsescB, A i AB, faza B fiind faz de neechilibru.
1. Tratament de rcire lent: solidificarea are loc la echilibru complet, conform traseuluide topire / cristalizarede topire / cristalizare.
n vederea determinrii cantitative a fazelor prezente, ne referim la prghia ad, careeste mprit n dou segmente de perpendiculara din M1.
II.2 COMPUS BINAR INCONGRUENT N PREZENA FAZEI LICHIDE
Tratamente termice
OO
TTB
T
LiqB+Liq
T
O
g2 d
OM1 TM1b Tg2
TAA+liq
g2m1
g2B+AmBne1
AmBn+liq
m1Te1
d
b
a
A B%BRcire rapid
Rcire moderat %AmBn
%liq g2M1
p p p
% A
A+AmBn
AmBn%B
Rcire de echilibru % AmBn %A
II.2 COMPUS BINAR INCONGRUENT N PREZENA FAZEI LICHIDE
Efecte termice
2
3 TB TBT3T
c3
cd
1
2g2
e1
TA
T2Tg
2Tg
2T1
T a a
c1
hg2 d
c2h
g3d
1Te
1Te
1
a
b
ab1 b b2 b
A e M1 M2 M3AmBn B e M1 M2 M3 B
II.3 SISTEM BINAR INCONGRUENT IN PREZENA FAZEI SOLIDE,
STABIL DEASUPRA UNEI LIMITE DE TEMPERATUR
TATA
A+liq.T
TAmBnliq
TAmBn
Te1
T
AmBn+liq.B+liq.
TB
e1 AmBn+liq.
T > Tg: compusul AmBn stabil,sistemul se comporta ca unSB cu CB congruent,constituit din 2 subsisteme cuTe2
A+AmBn A B +B
e2 eutectic propriu (A AmBn cue1 si AmBn B cu e2)
Tg
AmBn+B
T < T : A + B
T = Tg: AmBn + A + B
A+B
T < Tg: A + B
Variaia efectelor termice lapunctele invariante este
A BAmBn
punctele invariante esteprezentat haurat.
II.3 SISTEM BINAR INCONGRUENT IN PREZENA FAZEI SOLIDE,
STABIL SUB O LIMIT DE TEMPERATUR
T < Tg: compusul AmBn estestabil, sistemul A B prezint 2subsisteme binare i un
TBLi
peritectic binar.
TA
Liq.
A+liqB+liq. A AmBn A + AmBn
A B B A B + B
T = Tg: AmBn + A + B
TeA liq.
e
AmBn B AmBn + B
Tg Te: A+B
T = Te: A + B + liqeTg
A+B
T > Tg: sistemul A - B secomport ca un SB simplu,fr compus chimic.
Tg
A+AmBn AmBn+B
AmBn
m n
A B
II.3 SISTEM BINAR INCONGRUENT N PREZENA FAZEI SOLIDE,
STABIL NTRE DOU LIMITE DE TEMPERATUR
Tg - Tg,: compusul AmBn estestabil, sistemul A B prezint2 subsisteme binareT
Liq.TB
T > TgT < T
TA
TeA+liq.
B + liq.
eTe
sistemul A - B secomporta ca un SB
T < Tg,
T
A + B
T
simplu, cu un singureutectic i fr compuschimic (AmBn)
T = Tg
T = Te: A + B + liqeTg
A + AmBn AmBn + B
Tg
A B + A + BT = Tg
A + B
TgTg
AmBn + A + B
AmBnA B
A + B
Universitatea POLITEHNICA din BucuretiFacultatea de Chimie Aplicat i tiinaFacultatea de Chimie Aplicat i tiina
MaterialelorCatedra de tiina i Ingineria Materialelor Oxidice i Nanomateriale
DIAGRAME DE ECHILIBRUTERMIC FAZALTERMIC FAZAL
III Si t bi i fiIII. Sisteme binare cu izomorfie
III. SISTEME BINARE CU IZOMORFIE
Soluii solide interstiiale:
- atomii speciei solubilizate A se plaseaz n interstiii, n spaiilep p , p disponibile n reeaua cristalin a speciei gazd B;- se pot forma dac diametrul speciei A este mult inferiordiametrului spaiilor libere din reeaua lui B;- n general speciile de tip A au un diametru mult mai mic dectspeciile reelei gazd.
+ D+ D
AB AB
III. SISTEME BINARE CU IZOMORFIE
Soluii solide de substituie:
- particulele de A substituie particulele de B, situndu-se astfel n nodurile reelei cristaline gazd.
+ D
AB
III.1. SISTEM BINAR CU IZOMORFIE CONTINU
Izomorfia este proprietatea care atest cel mai nalt gradde nrudire cristalografic care permite substituirea totalde nrudire cristalografic, care permite substituirea totalsau parial a speciilor atomice sau ionice alctuitoare. Izomorfia este posibil doar n anumite condiii, stabiliteexperimental: dimensiunile speciilor atomice sau ionice suntapropiate: diferena maxim tolerabil este de 15 % ;p p ; cei doi compui A i B au acelai sistem decristalizare; speciile A i B au aceai sarcin electric; speciile A i B au aceai sarcin electric; A i B au grupri coordinative identice; A i B prezint proprietatea de sincristalizare (dintopitur se formeaz o faz unic soluia solid saucristalul mixt).
III.1. SISTEM BINAR CU IZOMORFIE CONTINU
Trasee de cristalizare / topire
Liqlml1
l2
TATMT1T2 s2
s1sx
lz2
Tzsm
2
ss+liq M - cristalizarea
TB
T > TM: liq(M)
TM Tz: ssAB(sxsM)+liq (M z)D traseul de solidificare sedeplasea pe c rbe
ss
deplaseaz pe curbe:- solidus pentru cristalele mixte- liquidus pentru topitur
T < Tz: ssAB (M)AB ( )D verticala din M intersecteaz:9curba liquidus temperaturade nceput de cristalizare;9curba solidus temperatura de
A BSx LzMcurba solidus temperatura de
sfrit de cristalizare.
OIII.1. SISTEM BINAR CU IZOMORFIE CONTINU
Relaii cantitative
T
TB
s
liq
M
TM
TA
s s1mTz sM
z
La TM: masa M va ficonstituit din
ss
anumite procente decristale mixte i fazliq.s compoziiessAB s compoziiecristale mixte l compoziialichidului
A BMLP SssAB(s) liq()
III.1. SISTEM BINAR CU IZOMORFIE CONTINU
Curbe cu maxime i minime
TA M TB M1 - cristalizareTA
liqM1
s
TB
z1ssAB+liq ssAB+liq
TM1 TM2
Tz2Tz
T >TM1 liq (M1)TM1 Tz1 ssAB (s1 sM1)+
+ liq (M1 z1)T < Tz ssAB (M1)
z2
M2
s
s1 s2
msM2
z1 z1 AB( 1)
M2 - topireT TM2 liq (M2)
A BM1 m M2
m - cristalizare - topireT < Tm ssAB (M2)T > Tm liq (m)1 2 T Tm liq (m)
III.2. SISTEM BINAR CU IZOMORFIE PARIAL CU EUTECTIC
TALiq
TB
ssB+liqssA+ Izomofie parial :
Tee
ssB qliq
sA sB
asemnarea ntre reelele A i B este mai sczut.- SSA : n reeaua lui A se dizolv parial B;
ssA+ssBssA
dizolv parial B;- SSB : n reeaua lui B se dizolv parial A. SA, SB : cristale mixte de
ii li it l T
ssB
compoziie limit la Te. Limita de solubilitate scade cu temperatura, astfel nct la temperatura ambiant devine
A a Bbtemperatura ambiant devine a, respectiv b.
III.2. SISTEM BINAR CU IZOMORFIE PARIAL CU EUTECTIC
Trasee de cristalizare / topire
TAlM1Tx Liq
TB
ssB+liqssA+Tz1
sm
sx1lz1
lx2
x1 M1- n interiorul limitei deizomorfie: mecanismul decristalizare este analogsistemului cu izomorfie
Tee
ssB qliq
sA sB
sx2 Tx2sistemului cu izomorfiecontinu.
M2: n afara limitei deizomorfie
ssA+ssB ssBssA
izomorfieT > TX2 : liq (M2)TX2: SSB (sx2) + liq (lM2)V = 1 D traseul se deplaseazpe curbepe curbeTX2 Te: ssB (sx2 sB) + liq (lx2 e) Te : SSB (SB)+ SSA (SA) + liq e V 0D l T t d
A a BbM1 M2V = 0 D la Te = ct pn cnddispare topituraT < Te : ssA + ssB
III.2. SISTEM BINAR CU IZOMORFIE PARIAL CU EUTECTIC
Sistem cu un singur compus cu izomorfie
mTM LiqTA
M - cristalizare
ssA+Tz1
sm
sx
z
M
TBT > TM : liq(M)
TM Tz: ssA(sxsm) +
li ( )B+liqliq
eTe
s
+ liq (m z)
T < Tz : ssA (M)
ssA+B
ssA
MA Ba
III.3. SISTEM BINAR CU IZOMORFIE PARIAL CU RESORBIE
TB
T T T
TSAg
ssB+liqLiq
TA < Te < TB Cristalizareaanumitoramestec ri dinTg
SASB
g
ssA+liq
amestecuri dinsistem are loc cuapariiafenomenului dessB
TA
ss +ssss
resorbie.
Punctul invariantal sistemului este
ssA+ssBssA de tip peritectic.
A Ba b
III.3. SISTEM BINAR CU IZOMORFIE PARIAL CU RESORBIE
Trasee de cristalizare / topire
TBFR
TSAg
ssB+liqLiq
Tg
T lz
lM1
S
SxSA
SBg
Tx1 ssA+liq
TA
Tz1lz1 Sm
ss +ssss
M1 n interiorul limitei de izomorfie mecanismul decristalizare este analogssA+ssBssA cristalizare este analogsistemului cu izomorfiecontinu; solidificarea decurge
A BM1 a b fr resorbie.
III.3. SISTEM BINAR CU IZOMORFIE PARIAL CU RESORBIE
Trasee de cristalizare / topire
TBRT(SB)FR M2 - n interiorul zonei de
izomorfieT > Tx2 : liq (M2)Tx2: apar cristale mixte
T
Tx2lM2 sx2g
ssB+liqLiq
ssB(sx2) + liq (lM2)V = 1 traseul se deplaseaz pe curbeTx2 Tg: ssB (sx2 SB) + liq
TgSA SBg
ss +liq
(lM2 g)Tg : ssB(SB) + ssA(SA) + lig gV = 0 Tg = ct. pn cnd dispare SB i rmne SA n
lz2sM2Tz2
TA
ss +ssss
ssA+liq echilibru cu liq. g SB + liqg SA
RT(B) (resorbie total de B)V = 1 traseul se
ssA+ssBssA deplaseaz pe curbeTg Tz2: liq (g lz2) + ssA(SA sM2)T < Tz2: SSA (M2)
A BM2 a b
III.3. SISTEM BINAR CU IZOMORFIE PARIAL CU RESORBIE
Trasee de cristalizare / topire
TB
TxlM3 sx3
RT(SB) RP(SB)FR FR
T
x3
SAg
ssB+liqLiq
TgA
SBg
ssA+liq M3 - n afara limitei de izomorfie
TA
ss +ssss
o o e
T > Tx3: liq (M3)Tx3 Tg: ssB (sx3 SB) +liq (lM3 g)ssA+ssBssAq ( M3 g)
Tg : SSB(SB) + SSA(SA) + liqg V = 0 Tg = ct. pn cnd dispare topitura
SB + liqg SAA BM3a b
B qg ARP(SB) (resorbie parial de B)T < Tg : SSA + SSB
OIII.3. SISTEM BINAR CU IZOMORFIE PARIAL CU RESORBIEEvidenierea cantitativ a resorbiei pariale
TBM s
ssA A ssBB + liq g+ liq g
Oliq ssB + liq
TMM s
TA
g sA m TgsBssA + liq
TA
ssA ssBssA+ssB
A BA a p M p b%sB %liq g
%sB %sA
iRP(sB)
dRP(sB)
OIII.3. SISTEM BINAR CU IZOMORFIE PARIAL CU RESORBIEEvidenierea cantitativ a resorbiei totale
TB
ssA A ssBB + liq g+ liq g
Oliq ssB + liq
TM s
TA
g sAm TgsBssA + liq
TM
sMTz
z
TA
ssA ssB
A B
ssA+ssB
Aap Mp b%sB %liq g
%sA %liq giRT(sB)
dRT(sB)
Universitatea POLITEHNICA din BucuretiFacultatea de Chimie Aplicat i tiinaFacultatea de Chimie Aplicat i tiina
MaterialelorCatedra de tiina i Ingineria Materialelor Oxidice i Nanomateriale
DIAGRAME DE ECHILIBRUTERMIC FAZALTERMIC FAZAL
IV. Sisteme binare cu topituri nemiscibilenemiscibile
IV. SISTEM BINAR ELEMENTAR CU TOPITURI NEMISCIBILE
Curba de echilibru de care ascult nemiscibilitatea n faz lichid este
kTK
nemiscibilitatea n faz lichid este curba sub form de cupol cu vrful n k. Nemiscibilitatea apare la Th. Cu creterea temperaturii
2 liq
TB
Cu creterea temperaturii domeniul compoziional de neomogenitate se restrnge, pn se confund cu un punct.
TA Liq. h
2 liq.
h Th
T
B+liq.A+liq.
Te e
A+B
A B
IV. SISTEM BINAR ELEMENTAR CU TOPITURI NEMISCIBILE
Trasee de cristalizare / topireM la T apare o topitur format din
hk
hTK
M1 - la Th1 apare o topitur format din dou lichide de compoziie h1 i h1.Th1 Th: cele dou lichide i modific compoziia dup cupol
h h T
h3 h3
h1h2 h2
h 1
2liq
TBh1 h h1 h
T < Th: topitura devine omogenn continuare traseul de cristalizare evolueaz analog SB simplu
Th1Th2Th3
TA Liq.h
2liq.
h Th
evolueaz analog SB simplu.
T T
B+liq.A+liq.
Te Tee
A+B
A M B
Universitatea POLITEHNICA din BucuretiFacultatea de Chimie Aplicat i tiinaFacultatea de Chimie Aplicat i tiina
MaterialelorCatedra de tiina i Ingineria Materialelor Oxidice i Nanomateriale
DIAGRAME DE ECHILIBRUTERMIC FAZALTERMIC FAZAL
V Si t bi t f iV. Sisteme binare cu transformri polimorfe
V. SISTEM BINAR CU TRANSFORMRI POLIMORFE
Polimorfia = proprietatea unor compui de a se prezenta n diferite modificaii alet t ii l i i t li i d i ii hi i structurii reelei cristaline, meninndu-i compoziia chimic.
Compusul se prezint n mai multe forme cristaline, numite forme polimorfe.Transformarea polimorf are loc la o anumit temperatur.
la trecerea de la forma polimorf de temperatur joas, la forma structuralstabil la temperatur nalt, se absoarbe cldur transformare endotermic, ireciproc, la trecerea de la forma stabil la temperatur nalt la cea de temperatursczut, are loc o degajare de cldur fenomen exotermic., g j
Transformarea polimorf poate fi: reversibil enantiotrop;
ire ersibil monotrop ireversibil monotrop.Modificarea polimorf este un fenomen caracterizat prin schimbarea de poziie aionilor sau atomilor n reea.
prin ridicarea temperaturii vibraia particulelor constituente ale reelei se prin ridicarea temperaturii, vibraia particulelor constituente ale reelei seaccentueaz i la o anumit temperatur echilibrul cmpului de fore n reea numai poate fi pstrat, iar particulele prsesc poziia structural n care se afl icaut o alt poziie de echilibru, compatibil noii situaii energetice.
pot aprea i alte fenomene fizice, cum ar fi spre exemplu dilatarea / contraciabrusc la temperatura de transformare.
V.1. N FAZ SOLID
TB
Tt: A A
TALiq.
A+liq.B+liq.
B
Te e
Tt
A+B
A+B
A BMTt: A + B + A v = 0 pn cnd
dispare una dintre faze (A )
V.2. N PREZENA FAZEI LICHIDE
Tt: A A
Liqtt
tAA+liq. Liq.
tBtt
A+liq.B+liq
te e
B+liq.
A+B
A BMTt: A + A + liq v = 0 pn cnd
dispare una dintre faze (A )