理论教育 具有一致熔二元化合物的系统

具有一致熔二元化合物的系统

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:三元系统中的二元化合物指的是任意两个组元发生化学反应生成的化合物。图8.84具有一个一致熔二元化合物的三元系统液相面投影示意图一致熔化合物的概念与二元系统中的概念相同。三元系统中,人们常根据二元化合物的组成点与其自身初晶区的位置关系来判断其是否属于一致熔化合物。比如,图8.84中的二元化合物S在其自身的初晶区e1E1E2e2内,故S属于一致熔二元化合物。图8.85连线规则示意图每条界线两侧有两个初晶区。

具有一致熔二元化合物的系统

三元系统中的二元化合物指的是任意两个组元发生化学反应生成的化合物。由于该化合物是由两种组元形成的,故其组成点位于浓度三角形的某一条边上。图8.84中的化合物S位于AB边上,这说明S是由A、B组元形成的。这样,整个三元系统除了含有A、B、C组元以外,还有S组元。因此,相图中也相应增加了S的初晶区。

图8.84 具有一个一致熔二元化合物的三元系统液相面投影示意图

一致熔化合物(或同成分熔融化合物)的概念与二元系统中的概念相同。三元系统中,人们常根据二元化合物的组成点与其自身初晶区的位置关系来判断其是否属于一致熔化合物。比如,图8.84中的二元化合物S在其自身的初晶区e1E1E2e2内,故S属于一致熔二元化合物。

这类相图比前述的简单共晶相图复杂一些。如果我们采取一些措施,可将其简化成与简单共晶相图相类似的图。该措施是:在投影相图上划分副三角形,这是分析三元相图常用的一种方法。

1.划分副三角形

首先我们要找出相图中的无变量点,即F=0的点。在三元相图的液相面投影状态图中,无变量点往往是三条界线的交点,如图8.84中的E1、E2。其次,每个无变量点周围有三个初晶区。我们找到这三个初晶区的晶相组成点。将这三个组成点连接起来,即构成一个副三角形。如图8.84中的E1点,其周围是A、C、S的初晶区,我们把A、C、S的组成点连起来形成△ACS。△ACS即为一个副三角形。同理,对无变量点E2,其周围是B、C、S的初晶区,因此△BCS也是一个副三角形。

经过以上简化后,每一个副三角形对应的相图就相当于一个简单共晶系统的相图。不过,这些副三角形不是正三角形。除此之外,其分析方法与简单共晶相图无异。因此,图8.84所示三元相图由两个简单共晶相图组成。(www.daowen.com)

有读者可能有这样的疑问,这类相图有多个共晶点,那么系统在结晶时,液相在哪点结束呢?这也是划分副三角形的意义所在。每个副三角形为一个三元系统,如A-C-S、B-C-S。对A-C-S系统来说,三个液相面的公共点是E1。因此,组成点在△ACS内的系统,结晶结束点在△ACS对应的无变量点E1。同理,组成点在△BCS内的系统,结晶结束点在E2。这种情形与简单共晶相图是类似的。如果组成在SC线上,则系统成为S-C二元系统,其共晶点在m点。因此,组成在SC线上的系统,结晶结束在m点。组成在Cm段,其组织为初晶C和共晶C+S;组成在Sm段,其组织为初晶S和共晶C+S。

总结一下划分副三角形的意义:简化相图;判断结晶结束点;判断结晶组织;判断无变量点的性质。关于无变量点性质的判断,我们将在下节介绍。

虽然副三角形的划分使我们知道了结晶结束点,但液相组成到达界线上时,它要向低温方向移动。那么,界线上哪个朝向是温度降低的方向呢?这需要连线规则的帮助。

2.连线规则

图8.85 连线规则示意图(箭头指向温度降低方向)

每条界线两侧有两个初晶区。将这两个初晶区的晶相组成点连接起来。组成点的连线(或延长线)与界线(或延长线)的交点即是界线的温度最高点。

图8.85示意了相交的几种情况。如图8.85(a)所示,界线两侧为A、B的初晶区。A、B组成点的连线AB与界线的交点m为此界线上的温度最高点。其他三种相交情况中的m点为相应界线上的最高温度点。当液相降温到某一界线时,液相将沿界线的温度降低方向移动,直至结晶结束点。请读者检验一下图8.82中m点系统的结晶是否如此。

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