О3Г – в равновесии δТВ фаза и жидкая.

Точки на диаграмме (О1, О2, О3) показывают условия, при которых в системе три фазы находятся в равновесии.

О1: αТВ, γТВ, Г

О2: γТВ, δТВ, Г

О3: δТВ, Ж, Г.

б) Применим правило фаз в системе, находящейся при температуре t1 = 1500 °С и давлении Р1 = 10 Па.

Lg P1/P° = Lg 10/101325 = - 4,006 (точка «а» на диаграмме).

При температуре t1 = 1500 °С и давлении р1 = 10 Па точка «а» находится в гомогенном поле твердой фазы δ – железа. Ф=1; С=2. Система имеет две степени свободы. Это означает, что независимо друг от друга можно изменить в известных пределах значения двух параметров (температуры и давления) и при этом будет существовать одна фаза. Такому условию удовлетворяет поле гомогенности δ – железо.

г) Рассмотрим процессы, которые будут происходить в системе при повышении температуры от 1500 °С до 2100 °С в изобарных условиях при Р1=10 Па = const.

При t1 = 1500°С и Р1 = 10 Па точка «а» находится в гомогенном поле твердой фазы δ – железа. Ф=1; С=1. При повышении температуры до пересечения точки «а» с линией FО3 происходит обращение δ – железа в расплав. Повышение температуры приостанавливается. С=0; Ф=2. Все подводимое тепло расходуется на разрушение кристаллической решетки.

По завершении перехода все δ – железо обратилось в расплав, вновь появляется степень свободы. Ф=1; С=1. Температура вновь повышается. При повышении температуры до пересечения точки «а» с линией ВО3 происходит обращение расплава железа. С=0; Ф=2. Нагревания системы не происходит. По завершении перехода все расплавленное железо обратилось в пары железа. Вновь появляется степень свободы. Возобновляется нагревание системы. При температуре t2=2100 °С точка «а» находится в гомогенном поле газообразной фазы IIг. Ф=1; С=1.

3.2. Задача 2

Определим графически температуру плавления Be и сравним ее со справочным значением, предположив, что расплав Al-Be является идеальным (рис. 3).

На диаграмме фазового состояния системы Al-Be ветвь ликвидуса - АЕ – это линия насыщения расплава кристаллами Ве.

Для графического определения теплоты плавления Ве возьмем на линии АЕ несколько точек и найдем для них значения lgNBe и 1/Т (табл.1).

Таблица 1.

Составы расплавов алюминий-бериллий, насыщенных бериллием при различных температурах.

По данным табл. 1 построим график в координатах LgN -1/T (рис.4). На нем выбранные точки располагаются вблизи прямой линии. Ее угловой коэффициент найдем по координатам точек «а» и «б».

tg α = - ∆Нпл.1/ R 2,3

tg α = ((- 0,25 –(-0,05)) / (0,66-1,00))*103 = (-0,2/0,34)*103 = - 588

∆Нпл Ве = - tg α * R*2,3 = 588 - 8,31 * 2,3 = 12238 (Дж/моль)

Справочное значение плавления ∆Нпл Ве = 14700 (Дж/моль), что удовлетворительно совпадает с полученным результатом.

3.3. Задача 3

а) На диаграмме состояния системы Bi-Pt (рис.5) имеются два химических соединения Bi2Pt и BiPt.

1. Химическое соединение Bi2Pt (состав 31,82 масс. % Pt) – плавится инконгруэнтно – на линии ликвидуса нет максимума. Температура плавления Bi2Pt tпл = 660 °С.

2. Химическое соединение BiPt (состав: 48,28 масс.% Pt) плавится конгруэнтно – на линии ликвидуса есть максимум. Температура плавления BiPt tпл = 770 °С.

б) линия ликвидуса ТА0Е1Р1М1Е2ТВ0;

линия солидуса ТА0NВСДЕFGТВ0.

Выше линии ликвидуса находится гомогенное поле жидкой фазы Iж. Все остальные поля на диаграмме – гетерогенные.

1. Гетерогенные поля смеси жидкой фазы и кристаллов:

ж + Bi; ж + М2; ж + М1; ж + М1; ж + Pt

2. Гетерогенные поля смеси твердых фаз

Bi + М2; М2 + М1; М1 + Pt

в) На диаграмме имеются три линии безвариантных равновесий, соответствующих температурам t1 = 730°С; t2 = 660°С; t3 = 270°С

1. Горизонтальная линия t1 = 730°С – это линия эвтектического превращения, которое сводится к одновременной кристаллизации двух твердых фаз – вещества Pt и вещества М1 (BiPt) из жидкого расплава.

Уравнение эвтектического превращения:

ЖЕ2 = ТМ1 + ТPt,

где ЖЕ2 – жидкость (расплава);

ТМ1 , ТPt - твердые фазы М1 и Pt, соответственно.

2. Горизонтальная линия t2 = 660°С – это линия перитектического превращения, при котором жидкость расплава взаимодействует с ранее выпавшей твердой фазой – веществом М1 - и образует новую твердую фазу – вещество М2 (Bi2Pt).

Уравнение перитектического превращения:

ЖР1 + ТМ1 = ТМ2,

где ЖР1 – жидкость (расплава);

ТМ2 – твердая фаза М2.

3. Горизонтальная линия t3 = 270°С – это линия эвтектического превращения, которое сводится к одновременной кристаллизации двух твердых фаз – вещества Bi и вещества М2 (Bi2Pt). Из жидкости расплава.

Уравнение эвтектического превращения:

ЖЕ2 = ТBi + ТМ2