Кафедра Материаловедение и технология обработки материалов

университет имени К.Э. Циолковского
Дисциплина из профессионального цикла «Современные проблемы науки

в области материаловедения и технологии материалов и покрытий» Курс 5, семестр 9, учебный год – 2011/12, группы 4МТМ-5-080, 081, 082 Квалификация выпуска: магистр

плавящимися фазами
Определение:
Способ, при котором сложную тройную систему А-В-С разделяют с

помощью квазибинарных разрезов (М-С, М1-М2) на простые тройные системы, называется триангуляцией тройной системы.

Триангулированная система А-В-С называется первичной или главной.

Более простые её составные части (А-М-С и В-М-С или А-М1-М2 и В-С-М2-М1) – вторичными системами.

а)

б)

3

тройные (N1, N2 и т.д.) фазы имеют разные типы кристаллических

решеток. Возможны три варианта:

а) Квазибинарные разрезы относятся к эвтектическому типу:

б) Квазибинарные разрезы относятся к перитектическому типу:

в) Квазибинарные разрезы относятся к псевдодвойным системам с промежуточными фазами:

N – тройное конгруэнтно плавящееся соединение

T – тройное инконгруэнтно плавящееся соединение

4

фазы находятся в разных двойных системах)
а – с помощью квазибинарных

разрезов А-М2 и М1-М2:

б – с помощью квазибинарных разрезов С-М1 и М1-М2:

Изотермические разрезы при tкомн

Изотермический разрез при tкомн

1

5

фазы М1, М2 и N находятся в тройной и разных

двойных системах)

а – с помощью квазибинарных разрезов А-N, B-N, C-N, М1-N и М2-N:

Б – с помощью квазибинарных разрезов А-N, C-N, М1-N, М2-N и М1-М2:

- Изотермический разрез при tкомн

- Изотермический разрез при tкомн

6

образуют непрерывные твёрдые растворы
Триангуляция этой системы
Проекция первичной системы
Вторичные системы А-М1-М2

и В-С-М1-М2

7

фазы находятся в одной двойной системе)
а) Система А-В-С с одним

соединением М в системе А-В

а) Система А-В-С с двумя соединениями М1 и М2 в системе В-С

Вторичные системы

А-В-С

Вторичные системы

А-В-С

8

переменной растворимостью компонентов
а
Политермические разрезы
Проекция диаграммы состояния
(M’>A’>B’>C’>te1>te2>te5>te3>te4>tE1>tE2)
Изотермический разрез t(te5>t>te3)
б
в
а – положение

разрезов на диаграмме состояния

б – разрез I-I

в – разрез II-II

9

, образующими непрерывные твёрдые растворы
Проекция диаграммы состояния А-В-С
при условиях:

M1’>M2’>A’>B’>C’>te1>te2>te3>te4

Изотермический разрез t(te3>t>te4)

Вертикальный разрез I-C

Фазы : L, α, β, δ

Моновариантные реакции в тройной системе:

10

промежуточных фаз по заданным граничным условиям.
Методические указания
Провести физико-химический анализ всех

имеющихся в граничных двойных системах А-В, В-С и А-С фаз.
Построить все возможные варианты двойных диаграмм состояния и выбрать для дальнейшей работы по одному варианту диаграмм А-В, В-С и А-С (по согласованию).
Нанести на концентрационный треугольник составы всех фаз системы и точки нонвариантных эвтектических и перитектических равновесий в граничных двойных системах.
Определить возможность и провести триангуляцию изучаемой тройной системы (если триангуляция предусмотрена в плане работы).
Используя принципы непрерывности и соответствия, на проекции тройной диаграммы из нонвариантных эвтектических и перитектических точек(E, P) провести моновариантные линии до их пересечения между собой или другими линиями на проекции.
Подсчитать количество полученных от пересечения трёх моновариантных линий нонвариантных точек и, используя законы термодинамики, определить, какие равновесия они определяют. Эвтектическим точкам присвоить обозначения “Е”, а перитектическим - “P” с соответствующими подстрочными цифровыми индексами.
Записать все реакции четырёхфазных равновесий в данной системе и составить структурную схему фазовых равновесий.
Выбрать температуры всех нонвариантных равновесий в данной тройной системе и составить соответствующую таблицу.
На проекции ликвидуса системы А-В-С привести положение нонвариантных точек четырёхфазных равновесий и изгибов моновариантных линий в соответствии с законами термодинамики.
Приступить к выполнению последующих заданий аналитической работы с использованием диаграммы состояния (нанесение изотерм на поверхность ликвидуса, анализ фазовых превращений в сплавах, построение разрезов и т.д.).

11

В-С
I
II
III
IV
I
II
I
Исходные данные:
В двойных системах имеются три промежуточные фазы: S1(конгруэнтно плавящееся

соединение) и два инконгруэнтно плавящихся соединения М1 и М2. Система А-В имеет фазы S1 и M1 в системе А-С одна промежуточная фаза – М2. Система В-С промежуточных фаз не имеет.

Возможные варианты двойных систем(без учёта растворимости в твёрдом состоянии):

12

M1 и M2
Количество эвтектических и перитектических линий, которые начинаются в

двойных системах

I.

Проекция поверхности ликвидуса системы А-В-С

II.

Проекция диаграммы состояния системы А-В-С

III.

IV. Четырёхфазные нонвариантные реакции

1.

2.

3.

4.

13

равновесий с системе А-В-С (Для системы без квазибинарного разреза)
14

промежуточными фазами S1, M1 и M2
15

и M2 при tкомн
Без учёта растворимости компонентов в твёрдом состоянии
I.

На основе компонентов и соединений S1, M1 и M2 образуются твёрдые растворы

II.

16

и квазибинарным разрезом эвтектического типа С-S1
Количество эвтектических и перитектических линий,

которые начинаются в двойных системах на разрезе С-S1

Проекция поверхности ликвидуса системы А-В-С

17

промежуточными фазами S1, M1 и M2 и с квазибинарным разрезом

С-S1

18

ликвидуса тройной системы А-В-С
Проекции нонвариантных линий на вертикальную плоскость
Линия е1-Р1
Линия

p2-P2

Линия e4-P1

19

перитектическим равновесием
Все трёхфазные равновесия эвтектические
I.
Проекция поверхности ликвидуса системы А-В-С
II.

Проекция диаграммы состояния системы А-В-С

III.

Одно трёхфазное равновесие, которое предшествует четырёхфазному – эвтектическое, остальные трёхфазные равновесия - перитектические

IV.

Все трёхфазные равновесия перитектические

V.

1)L↔A+S1; 2)L↔A+S2

Lp+A↔S1+S2

L↔S1+S2

1)L+A↔M1; 2)L+A↔S1

Lp+A↔S1+M1

L↔S1+M1

1)L+A↔M1; 2)L+A↔M2

Lp+A↔M1+M2

L↔M1+M2

1)L+A↔M1; 2)L↔A+S1

Lp+A↔S1+M1

L+S1↔M1

1)L+A↔M1; 2)L+A↔M2

Lp+A↔M1+M2

L+M1↔M2

20

проекции диаграммы состояния
Правильно:
Неправильно:
Моновариантные линии, которые подходят к точкам Р и

Е или выходят из них, должны быть направлены так, чтобы их метастабильные продолжения (пунктирные линии) находились между двумя другими моновариантными линиями

Правило:

21