Большая Советская Энциклопедия (цитаты)

Тройные системы

Тройные системы (далее Т), трехкомпонентные системы, физико- системы, состоящие из трех компонентов. Примерами практически важных Т являются металлические сплавы, а также сплавы солей, окислов (шлаки), сульфидов (штейны), системы из воды и 2 солей с общим ионом. Согласно фаз правилу, вариантность (число термодинамических степеней свободы) конденсированных Т (не содержащих газообразной фазы) при постоянном давлении определяется выражением u = 4 - j, где j - число фаз системы. Чтобы получить представление о характере взаимодействия компонентов и практическом применении Т, необходимо знать их диаграммы состояния и диаграммы состав - свойство.

  Состояние Т однозначно определяется (при постоянном давлении) 3 переменными: температурой Т и концентрациями 2 компонентов (концентрация третьего компонента определяется из условия х + y + z = 100, где х, у, z - концентрации компонентов). Концентрации обычно выражают в процентах ( молекулярных, по массе). Следовательно, для изображения диаграмм состояния Т необходимо трехмерное пространство: два измерения служат, чтобы показать изменения состава, а третье показывает изменение температуры фазовых превращений (или свойств). Температуру (или величину свойства) откладывают по вертикальной оси; для указания состава Т обычно применяют равносторонний треугольник, который называется концентрационным (рис. 1). Его вершины А, В, С соответствуют чистым компонентам А, В, С. Каждая сторона треугольника разделена на 100 равных частей. Составы двойных систем А - В, В - С и А - С изображают точками на сторонах AB, и AC, а составы Т - точками внутри треугольника ABC. Способы определения состава в точке основаны на геометрических свойствах равносторонних треугольников: например прямые Fa, Fb и Fc, параллельные соответственно сторонам , AC и AB, отсекают отрезки , Ab и Bc, сумма которых равна стороне треугольника. Точке на рис. 1 соответствует х% А, у% В и z% С.

  Трехмерные диаграммы состояния Т представляют в виде трехгранных призм, ограниченных сверху сложными поверхностями ликвидуса, являющимися геометрическим местом точек, каждая из которых соответствует температуре начала На рис. 2 показан простейший пример диаграммы состояния Т А - В - С, компоненты которой не образуют между собой соединений, неограниченно взаимно растворимы в жидком состоянии и не способны к полиморфным превращениям. Двойные системы А - В, В - С и А - С с эвтектическими точками e1, e2 и e3 изображают на гранях призмы. Ликвидус состоит из поверхностей Ae1Ee3 (начало А), 1Ee2 (начало В) и 2Ee3 (начало С). Плоскость PQR, проходящая через точку тройной эвтектики Е параллельно основанию призмы, является солидусом Т (геометрическим местом точек, соответствующих температурам конца
  В точке Е число сосуществующих фаз, максимальное для Т, равно 4 (жидкость и А, В, С), а их равновесие нонвариантно (температура и состав фаз постоянны).

  Пользоваться объемным изображением диаграмм состояния Т практически очень неудобно, поэтому применяют ортогональные проекции и сечения: горизонтальные - изотермические и вертикальные - политермические (см. Физико-химический анализ). На рис. 3 показана проекция диаграммы рис. 2 на плоскость треугольника A"". На ней 3 поверхности ликвидуса изображаются 3 полями A"e"1E"e"3, "e"1E"e"2 "e"2E"e"3, проекция солидуса, очевидно, совпадает с треугольником A"". Стрелки указывают направления понижения температур. Рассмотрим последовательность выделения твердых фаз в поле A"e"1E"e"3. Если точка лежит на прямой A"E", то из жидкой фазы при охлаждении выпадают А, причем отношение концентраций В и С остается постоянным. В результате, когда состав Т достигнет точки E", начинается совместная компонентов А, В и С при постоянной температуре (так как при 4 фазах и постоянном давлении Т нонвариантна). Если точка 1 лежит в области A"e"1E"; то сначала выпадают А, затем, когда состав жидкой фазы дойдет до точки f1, по кривой e1E" пойдет совместная А и В, затвердевание закончится в точке E". Итак, последовательность жидкой фазы состава 1 изображается в совокупности отрезком 1f1E". Подобным же образом можно проследить ход любой жидкой фазы системы А - В - С. На той же проекции наносят изотермы начала (показаны тонкими линиями). Вертикальные сечения более сложны, чем диаграммы двойных систем. Исключение составляют так называемые квазибинарные сечения тех Т, где образуются двойные и тройные соединения постоянного состава. Правила проведения таких сечений (сингулярная триангуляция Т), впервые сформулированные в 1925 Н. С. Курнаковым, позволяют упростить рассмотрение сложных Т

  Экспериментальное построение полных диаграмм состояния Т очень трудоемко. Между тем для практических целей нередко достаточно построения боковых двойных систем и положения моновариантных кривых, нонвариантных точек и областей распространения твердых растворов на основе компонентов Т В ряде случаев термодинамические расчеты простейших типов двойных и тройных диаграмм состояния дают результаты, близкие к экспериментальным данным. Для расчетов равновесий в Т используют различные упрощенные модели; для решения сложных термодинамических уравнений разработаны специальные программы и применяется вычислительная техника.

  Лит.: Курнаков Н. С., Избр. труды, т.1-3, М., 1960-63; Аносов В. Я., Погодин С. А., Основные начала физико- анализа, М. - Л., 1947; Воловик Б. Е., Захаров М. В., Тройные и четверные системы, М., 1948; Петров Д. А., Т, М., 1953; Справочник по плавкости систем из безводных неорганических солей, т. 1-2, М, - Л., 1961; Захаров А. М., Диаграммы состояний двойных и тройных систем, М., 1964; Ванюков А. В., Зайцев В. Я., Шлаки и штейны цветной металлургии, М., 1969; Крестовников А. Н., Вигдорович В. Н., термодинамика, 2 изд., М., 1973; Кауфман Л., Бернстейн Х., Расчет диаграмм состояния с помощью ЭВМ, пер. с англ., М., 1972; Диаграммы состояния металлических систем, в. 1-18, М., 1959-75.



Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска


Новости 04.02.2023 02:52:24