Faza tarazlığı diaqramları - materialşünaslığın əsasları. Faza diaqramları müxtəlif materialların qarşılıqlı təsirini təsvir etmək vasitəsi kimi


Praktiki olaraq qarşılaşmalı olduğumuz real kimyəvi maddələr və hətta Ge və Si elementar yarımkeçiricilərin ultra saf kristalları həmişə qalıq çirkləri ehtiva edir, yəni həmişə bir neçə kimyəvi elementdən ibarət maddələrdir. Müəyyən bir materialı təşkil edən kimyəvi elementlər arasındakı qarşılıqlı əlaqə olduqca mürəkkəb ola bilər. Bu qarşılıqlı təsirin spesifik nəticəsi qarşılıqlı təsir göstərən elementlərin kristal-kimyəvi təbiətindən, onların konsentrasiyasından, həmçinin xarici amillərdən - temperatur və təzyiqdən asılıdır.

Verilmiş maddəni əmələ gətirən kimyəvi elementlərin və ya birləşmələrin qarşılıqlı təsirinin nəticələrini təsvir edən əsas vasitələr sistemin vəziyyət diaqramlarıdır. Faza diaqramı sabit vəziyyətləri göstərir, yəni verilmiş şərtlərdə minimuma malik olduğunu bildirir pulsuz enerji. Buna görə də, faza diaqramını faza tarazlığı diaqramı da adlandırmaq olar, çünki verilmiş şərtlərdə hansı tarazlıq fazalarının mövcud olduğunu göstərir. Buna uyğun olaraq, diaqramda əks olunan sistemin vəziyyətindəki dəyişikliklər tarazlıq şərtlərinə, yəni sistemdə həddindən artıq soyutma və ya həddindən artıq doyma olmadıqda aiddir. Bununla belə, faza çevrilmələri tarazlıq şəraitində baş verə bilməz (aşağıya bax), buna görə də faza diaqramı nəzəri bir vəziyyəti təmsil edir. Bununla belə, müxtəlif arasındakı qarşılıqlı təsirlərin təbiətini və nəticələrini başa düşməkdə vəziyyət diaqramlarının rolu kimyəvi maddələr və bu nəticələrin proqnozlaşdırılması son dərəcə vacibdir, çünki yaranan materialın xassələrini müəyyən edən qarşılıqlı təsirin xarakteridir. Praktikada faza diaqramları aşağı soyutma və ya qızdırma sürətlərində çevrilmələri nəzərə almaq üçün istifadə olunur.

Dövlət diaqramı sistem tək və ya çoxkomponentli termodinamik sistemin tarazlıq faza hallarının bu vəziyyətləri müəyyən edən parametrlərin (konsentrasiya, temperatur, təzyiq) funksiyası kimi həndəsi təsviridir.

Vəziyyət diaqramlarını təsvir edərkən istifadə olunan bəzi anlayışları müəyyən edək.

Termodinamik sistem ayrı-ayrı hissələri arasında (arasında

sistemin komponentlərindən ən azı birinin istilik mübadiləsi və diffuziyasının mümkün olduğu və termodinamika prinsiplərinin etibarlı olduğu.

Termodinamik sistemlər bölünür homojenheterojen. Homojençağırdı termodinamik sistem, daxilində sistemin hissələrini bir-birindən ayıran heç bir faza interfeysi yoxdur, bunlar ya kristal quruluşuna görə, ya da fiziki və fiziki xüsusiyyətlərinə görə fərqlənə bilər. kimyəvi xassələri. Heterojen sistem ya müxtəlif strukturlara, ya da müxtəlif fiziki-kimyəvi xassələrə malik olan və bir-birindən faza interfeysləri ilə ayrılan hissələrdən ibarətdir. Heterojen sistemə misal olaraq su,

buxarla tarazlıqda.

Faza- bu, bir-birindən interfeyslərlə ayrılmış eyni kristal quruluşa və fiziki-kimyəvi xassələrə malik olan homojen sistemlər toplusundan ibarət homojen sistem və ya sistemdir. Yuxarıdakı nümunədə, fazalar, məsələn, sıxlıqda fərqlənən su və buxardır.

Faza interfeysləri sistem parametrlərindən ən azı birinin bir fazadan digərinə istiqamətdə dəyişdiyi sonlu qalınlığın təbəqələridir. Bitişik fazalara münasibətdə faza interfeysləri artıq enerjiyə (səthi gərginlik enerjisi) malikdir.

Bərk cisimlər üçün fazanın ən mühüm xüsusiyyəti onun kristal qəfəsidir.1 Hər bir bərk fazanın özünəməxsus, unikal kristal qəfəsləri var ki, bu da digər fazaların qəfəslərindən istər növünə, istərsə də parametrlərinə görə fərqlənir. Bərk kristal fazası taxılların və ya kristalitlərin toplusu olan tək kristal və ya polikristal şəklində əldə edilə bilər. Kosmosda fərqli istiqamətlənmiş polikristalın kristalitləri bir-birindən bir neçə atom qatında interfeyslərlə ayrılır (3-cü fəslə baxın). Aydındır ki, taxıl sərhədləri fazalararası sərhədlər deyil.

Termodinamik sistemlər tək və ya çoxkomponentli ola bilər.

Sistem komponenti kəmiyyəti digər hissələrin sayından asılı olmayaraq dəyişə bilən sistemin bir hissəsidir. Bizim vəziyyətimizdə sistemin komponentləri kimyəvi elementlər və ya birləşmələr ola bilər. Sistem komponentlərinin sayı, ümumiyyətlə, olmaya bilər

1 Prinsipcə bərk faza həm də amorf və ya şüşəvari ola bilər. Bu fazaların hər ikisi atomların düzülüşündə mayeyə bənzəyən uzunmüddətli nizamın olmaması ilə xarakterizə olunur. Burada yalnız kristal materialları nəzərdən keçirəcəyik.

düyü. 4.1. Ge–Si sisteminin vəziyyət diaqramı.

sistemdəki müxtəlif kimyəvi elementlərin sayına bərabərdir. Məsələn, su (H2O) hidrogen və oksigendən ibarətdir, lakin bir komponentli sistemdir. Şəkildə. 4.1 və şək. Şəkil 4.2 iki tipik ikikomponentli (ikili) yarımkeçirici sistemin - Ge–Si və InSb–AlSb-nin faza tarazlıq diaqramlarını göstərir. Birinci halda sistemin komponentləri Ge və Si, ikincidə isə Sb, Al, In deyil, InSb və AlSb-dir, çünki sistemdəki In və Al-ın miqdarı Sb-nin miqdarından asılıdır. InSb miqdarı AlSb miqdarından asılı deyil. Buna görə də sistem komponentlərinin sayı- bu, müəyyən bir sistemin hər hansı bir fazasını yaratmaq üçün tələb olunan minimum kimyəvi maddələrdir.

Sistemin termodinamik tarazlıq vəziyyəti, bu vəziyyətin parametrlərinin zamanla dəyişmədiyi və sistemdə heç bir növ axın olmadığı bir vəziyyətdir.

Sistemin tarazlıq vəziyyəti birfazalı, ikifazalı və çoxfazalı ola bilər. İki və ya daha çox bərk faza qarışdıqda, bərk məhlullar, birləşmələr və mexaniki qarışıqlar. Sonuncu, bu mərhələlər bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqədə olmadıqda həyata keçirilir. Qarışığı meydana gətirən fazalar elementlər, birləşmələr və ya onlara əsaslanan bərk məhlullar, həmçinin eyni kimyəvi elementin (α və β-qalay və s.) allotropik modifikasiyaları ola bilər. Tarazlıqda mümkün olan maksimum faza sayı Gibbs faza qaydası ilə müəyyən edilir. Faza qaydası arasında əlaqə qurulur

düyü. 4.2. InSb–AlSb sisteminin vəziyyət diaqramı.

sistemin fazalarının, komponentlərinin və sərbəstlik dərəcələrinin sayına görə:

c= kf+ 2, (4.1)

Harada c- sistemin sərbəstlik dərəcələrinin sayı, k- sistem komponentlərinin sayı, f- sistemdəki fazaların sayı.

Altında sərbəstlik dərəcələrinin sayı sistemlər sistemdəki fazaların sayını dəyişdirmədən dəyişdirilə bilən xarici və daxili parametrlərin (temperatur, təzyiq və konsentrasiya) sayını başa düşürlər. Sərbəstlik dərəcələrinin sayı sıfırdırsa, fazaların sayının dəyişməsinə səbəb olmadan sistemin xarici və daxili parametrlərini dəyişmək mümkün deyil. Sərbəstlik dərəcələrinin sayı birə bərabərdirsə, o zaman müəyyən hədlər daxilində parametrlərdən birini dəyişdirmək mümkündür və bu, fazaların sayının azalmasına və ya artmasına səbəb olmayacaqdır.

Məsələn, təmiz maddənin (elementar yarımkeçiricinin) sabit təzyiqdə kristallaşmasına nəzər salın. Bu halda Gibbs qaydası formasını alır c= kf+ 1.2 Yarımkeçirici olduqda

maye vəziyyətdədir, yəni f= 1, sərbəstlik dərəcələrinin sayı 1-dir ( c= kf+1 = 1 − 1 + 1 = 1). Bu vəziyyətdə temperatur ola bilər

aqreqasiya vəziyyətini dəyişmədən dəyişmək. Kristallaşma anında

f= 2 (iki faza - bərk və maye), c= kf+1 = 1 − 2+1 = 0. Budur

iki fazanın ciddi şəkildə müəyyən edilmiş tarazlıqda olması deməkdir

2 Gibbs tənliyində müstəqil dəyişənlər konsentrasiya, temperatur və təzyiqdir. Təzyiq sabitdirsə, tənlikdəki dəyişənlərin sayı bir azalacaq.

temperatur (ərimə nöqtəsi) və fazalardan biri yox olana qədər dəyişdirilə bilməz (temperatur-zaman qrafikində pad görünür) T= const, uzunluğu kristallaşmanın əvvəlindən sonuna qədər olan vaxta bərabər olacaq). Dəstək mənbəyi sabit temperatur bu halda önə çıxır kristallaşmanın gizli istiliyi, köhnə və yeni fazaların istilik tərkibindəki fərqə bərabərdir. Kristallaşma başa çatdıqdan sonra sistemdə yalnız bir bərk faza qalır, yəni fazaların sayını dəyişmədən temperatur yenidən dəyişə bilər (azalır).

Faza diaqramları komponentlərin müxtəlif konsentrasiyalarında sistemin faza tərkibini təsvir edir X, temperaturlar T və təzyiq P. Dövlət diaqramları ümumiyyətlə məkandır. Məkanın ölçüsü müstəqil dəyişənlərin sayından asılıdır, funksiyası faza tərkibidir. Bu dəyişənlər diaqramın qurulduğu koordinatlardır. Faza diaqramının ən sadə növü təzyiq və temperaturdan asılı olaraq təmiz bir komponentli materialın vəziyyətini xarakterizə edir, məsələn, suyun tanınmış faza diaqramı. Bununla belə, biz belə birkomponentli sistemləri nəzərdən keçirməyəcəyik, lakin dərhal çoxkomponentli sistemlərin nəzərdən keçirilməsinə keçəcəyik, çünki bu, yarımkeçiricilərin istehsalında istifadə olunan çoxkomponentli diaqramlardır. Çox vaxt belə diaqramlar temperatur-konsentrasiya koordinatlarında qurulur ( TX). IN

Bu halda, ikili (iki komponentli) sistemlər üçün diaqramlar müstəvidə təsvir edilir. Üçlü (üçkomponentli) sistemlər üçün diaqramlar üçölçülü fəzada qurulur və s. Əgər temperaturdan əlavə təzyiq də dəyişkəndirsə, ikili sistemlər üçün diaqramlar üçölçülü olur ( PTX diaqramlar). Aşağıda biz əsasən koordinatlarda qurulmuş ikili sistemləri nəzərdən keçirəcəyik TX. Bununla belə, bu fəsildə də müzakirə olunacaq PTX böyük praktik əhəmiyyət kəsb edən bəzi yarımkeçirici binar sistemlərin diaqramları.

Tipik olaraq, diaqramlarda konsentrasiya komponentlərdən birinin çəkisi və ya mol fraksiyaları və ya atom faizləri ilə ifadə edilir. Buna görə də, konsentrasiya sahəsi ox üzərində qurulur X, məhduddur və sıfırdan birə və ya 100%-ə qədər uzanır. Yarımkeçirici sistemlər üçün xətti miqyasda qurulmuş diaqramlarla yanaşı, bəzən bir komponentin konsentrasiyasının atomlarda kub santimetrdə və ya atom faizində göstərildiyi diaqramlar qurulur, lakin loqarifmik miqyasdan istifadə olunur. Bu, bir qayda olaraq, məhdudlaşdırıcı həllediciliyin (bax. Fəsil 7) ən çox olması ilə bağlıdır

düyü. 4.3. Konsentrasiya oxu boyunca müxtəlif miqyaslı Si-Au sisteminin vəziyyət diaqramı (yarımkeçiriciyə bitişik bölgədə, dopinq komponentinin atom faizləri loqarifmik miqyasda, sonra isə atom faizlərində konsentrasiya xətti xətt üzrə çəkilir. miqyası).

Bərk vəziyyətdə olan yarımkeçiricilərdə elementlərin (çirklərin) miqdarı kiçikdir (0,1 at.%-dən az) və faktiki istifadə olunan qatqı konsentrasiyası 1015–1019 atom/sm3, yəni 10−5-10−2 at.%-dir. (Şəkil 4.3-ə baxın).

Faza diaqramları bir və ya bir neçə komponentin konsentrasiyası, temperatur və təzyiq dəyişdikdə sistemin fazalarının xarakteri və faza tərkibi haqqında məlumat verir. Verilmiş şərtlər üçün tarazlıq vəziyyəti diaqramlarından istifadə edərək aşağıdakıları müəyyən etmək olar: 1) sistemdəki fazaların sayını; 2) hər bir fazanın tərkibi, onun təbiəti (elementar maddə, birləşmə, bərk məhlul) və əmələ gəlmə şərtləri; 3) hər bir mərhələnin nisbi miqdarı.

Faza diaqramları fiziki və kimyəvi analiz məlumatlarına əsasən qurulur. Bu analiz fiziki xassələrin konsentrasiya, temperatur və təzyiq kimi parametrlərdən asılılığının eksperimental tədqiqinə əsaslanır. Bu asılılıqları bilmək bizə fazaların xarakterini və onların mövcudluğunun sərhədlərini təyin etməyə imkan verir. Faza diaqramlarının qurulması üçün ən çox istifadə edilən üsullar termoqrafik və dilatometrik üsullardır. Onların mahiyyəti ondan ibarətdir ki, müəyyən bir tərkibli bir ərinti üçün faza çevrilmələrinin temperaturları entalpiyanın kəskin dəyişməsi ilə müəyyən edilir. H(istilik məzmunu) və ya həcm Vərintilərin soyudulması və ya qızdırılması prosesində temperatur-zaman əyriləri (temperatur müəyyən fasilələrlə qeyd olunur) və ya temperatur-həcmi üzrə qeydə alınan sistem. Beləliklə, müəyyən bir sistemin müxtəlif tərkibli ərintiləri üçün faza çevrilmə nöqtələrini təyin edərək, bütün faza diaqramını qurmaq mümkündür. Bu üsullar yalnız birinci növ faza çevrilmələrini təyin edir. Bu keçidlər sıxılma əmsalının və istilik tutumunun kəskin dəyişməsi ilə müşayiət olunan ikinci növ faza çevrilmələrindən (ferromaqnit-paramaqnit vəziyyət, superkeçirici-qeyri-keçirici, nizamlı-pozulmuş) fərqləndirilməlidir. Bu zaman verilmiş kompozisiya üçün kompozisiya-xassə diaqramları və ya temperatur-xüsusiyyət diaqramları və s.

Faza Diaqram Təhlili

İki fazalı xətlər, bir qayda olaraq, ya iki üç nöqtəni, ya da sıfır təzyiqə uyğun olan y oxundakı bir nöqtə ilə üçlü nöqtəni birləşdirir. İstisna kritik nöqtədə bitən maye-qaz xəttidir. Kritik temperaturdan yuxarı temperaturda maye və buxar arasındakı fərq yox olur.

Binar sistemlərin diaqramlarının bölmələri və proyeksiyaları

Temperatur-tərkibi diaqramları

Binar sistem diaqramları

Sərhədsiz bərk həll

Evtektik və evtektik çevrilmələr

Kimyəvi birləşmələr əmələ gətirən ərintilər


Wikimedia Fondu. 2010.

Digər lüğətlərdə "Faza diaqramı" nın nə olduğuna baxın:

    - (STATUS DİQRAMINA bax). Fiziki ensiklopedik lüğət. M.: Sovet ensiklopediyası. Baş redaktor A. M. Proxorov. 1983. FAZA DİQRAMI ... Fiziki ensiklopediya

    Dövlət diaqramı ilə eyni... Böyük ensiklopedik lüğət

    faza diaqramı- Təzyiq və temperaturun koordinat oxları boyunca çəkildiyi və faza tarazlığı əyrilərinin çəkildiyi termodinamik diaqram. [Tövsiyə olunan şərtlər toplusu. Məsələ 103. Termodinamika. SSRİ Elmlər Akademiyası. Elmi və Texniki Komitə...... Texniki Tərcüməçi Bələdçisi

    FAZA DİQRAMI, maddənin müxtəlif tarazlıq FAZALARININ mövcud olduğu şərtlərin qrafik təsviri. Məsələn, təmiz bərk cisim üçün ƏRİYƏNƏ TEMPERATURA və TƏZYHIQ əyrisi diaqramı iki hissəyə bölür. Nöqtələr bir yerdə...... Elmi-texniki ensiklopedik lüğət

    faza diaqramı- fazių pusiausvyros diagrama statusas T sritis Standartizacija ir metrology apibrėžtis Termodinaminės sistemos fazių pusiausvyros grafinis vaizdas. attikmenys: ingilis. faza tarazlığının diaqramı; termodinamik faza diaqramı vok.......

    faza diaqramı- Faza diaqramı Faza diaqramı (hal diaqramı) Termodinamik tarazlıq sisteminin vəziyyətinin parametrləri (temperatur, təzyiq, tərkib və s.) arasındakı əlaqənin qrafik təsviri. Faza diaqramı ...... müəyyən etməyə imkan verir. izahlı İngilis-Rus lüğəti nanotexnologiya üzrə. - M.

    Faza diaqramı Faza diaqramı. Qızdırıldıqda və ya soyuduqda mövcud olan ərintinin və ya keramika sisteminin kritik temperaturlarının və faza məzmunu hədlərinin qrafik təsviri. Faza diaqramı tarazlıq diaqramı ola bilər... ... Metallurgiya terminlərinin lüğəti

    Dövlət diaqramı ilə eynidir. * * * FAZA DİQRAMI FAZA DİQRAMI, vəziyyət diaqramı ilə eynidir (DÖVLƏT DİQRAMINA bax) ... ensiklopedik lüğət

    Faza diaqramı termini İngilis dilində termin faza diaqramı Sinonimlər faza diaqramı İxtisarlar Əlaqədar şərtlər misellərin əmələ gəlməsinin kritik temperaturu, spinodal parçalanma. Vəziyyətlərin qrafik təsviri... ... Nanotexnologiyanın ensiklopedik lüğəti

    faza diaqramı- fazių diaqram statusları T sritis Standartizacija i metrologija apibrėžtis Daugiafazės termodinaminės sistemlərin busenų diaqramı. attikmenys: ingilis. faza diaqramı vok. Gleichgewichtsdiagramm, n; Fasendiaqram, n; Zustandsdiagramm, n;…… Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

Kitablar

  • Volfram karbidlərinin fizikası və kimyası, Aleksandr İvanoviç Qusev. Monoqrafiyada təsvir edilmişdir hazırki vəziyyət əsas tədqiqat texnologiyada geniş istifadə olunan volfram karbidləri. Bozukluk-nöqtə çevrilmələrinin simmetriya təhlili və...
STATUS diaqramı(faza diaqramı), qrafik. bütün mümkün termodinamik vəziyyətlərin təsviri. əsas məkanda sistemlər dövlət parametrləri temperatur T, təzyiq p və tərkibi x (adətən komponentlərin molyar və ya kütlə fraksiyaları kimi ifadə edilir). Çox faza və komponentlərdən ibarət mürəkkəb sistemlər üçün vəziyyət diaqramının qurulması praktikada vəziyyət parametrlərinin verilmiş dəyərləri üçün sistemi neçə faza və hansı xüsusi fazaların təşkil etdiyini müəyyən etməyə imkan verən yeganə üsuldur. Sistemin hər bir həqiqətən mövcud vəziyyəti vəziyyət diaqramında sözdə təsvir edilmişdir. obrazlı nöqtə; bir fazanın mövcudluq sahələri fəza sahələrinə (üçölçülü vəziyyət diaqramlarında) və ya təyyarələrə (ikiölçülü vəziyyət diaqramlarında), fazaların birgə mövcudluğu şərtlərinə uyğun gəlir. səth və ya xətt; sistemin faza vəziyyətinin dəyişməsi vəziyyət diaqramında obrazlı nöqtənin hərəkəti kimi qəbul edilir. Təhlil aiddir. faza diaqramını təşkil edən həcmli sahələrin, səthlərin, xətlərin və nöqtələrin yerləşməsi faza tarazlığının şərtlərini, sistemdə yeni fazaların və kimyəvi maddələrin meydana gəlməsini birmənalı və aydın şəkildə müəyyən etməyə imkan verir. maye və bərk məhlulların qoşulması, əmələ gəlməsi və parçalanması və s. D Dövlət diaqramlarından materialşünaslıq, metallurgiya, neft emalı və kimyada istifadə olunur. texnologiyası (xüsusən də maddələrin ayrılması üsullarının işlənib hazırlanmasında), elektron avadanlıqların və mikroelektronikanın istehsalı və s. və s. P. nəzəri Tarazlıq sistemlərinin vəziyyət diaqramlarını qurmaq və şərh etmək üçün əsaslar: 1) kimyəvi kimyaya uyğun olaraq faza tarazlığının şərti. potensiallar m tarazlıqda olan bütün fazalarda hər i-ci komponentin i bərabərdir; 2) kimyəvi tarazlığın şərti, ona uyğun olaraq kimyəvi maddələrin cəmi. tarazlıqda rayona daxil olan maddələrin potensialları rayonun məhsulları üçün analoji miqdarda bərabərdir; 3) Gibbs faza qaydası, buna görə K komponentlərinin sayı, fazaların sayı F və sistemin dəyişməsi v (yəni, müstəqil dövlət parametrlərinin sayı, sayı və təbiəti dəyişmədən müəyyən hüdudlarda dəyişdirilə bilər. fazalar) nisbəti ilə əlaqələndirilir: v = K - F + 2. 2 rəqəmi yalnız iki intensiv vəziyyət parametrinin - temperatur və təzyiqin nəzərə alındığını bildirir. Digər parametrlər nəzərə alınarsa, məsələn, elektromaqnit və ya qravitasiya sahələrinin gücü, müvafiq olaraq sistemin dəyişkənliyi. artır. Qeyri-variant (v = 0), monovariant (v = 1), divariant (v = 2) və s. hallar (tarazlıq) var; 4) dövlət fəzalarına toxunma qaydası, buna görə iki fərqli vəziyyət fəzası (müstəvi diaqramda sahələr) bir xətt boyunca toxunarsa, onda onlar bir-birindən bir faza ilə fərqlənirsə, sahələr bir nöqtəyə toxunursa, vəziyyətlər iki faza ilə fərqlənir; Hesablama yolu ilə faza diaqramlarını qurmaq üçün kimyəvi asılılıqları bilmək lazımdır. sistemin bütün komponentlərinin T, p və faza tərkibi üzrə potensialları. Xüsusilə çoxkomponentli ərintilər üçün kompüterlərdən istifadə edərək təxmini hesablama üsulları intensiv şəkildə inkişaf etdirilir. Ancaq hələlik vəziyyət diaqramları təcrübələr əsasında qurulur. Ch tərəfindən əldə edilən məlumatlar. arr. müəyyən etməyə imkan verən istilik analizi asılılıqlar t-r tərkibindən ərimə və ya kristallaşma, həmçinin maye-buxar və maye-maye tarazlığının öyrənilməsi. Rentgen faza analizi, bərkimiş ərimələrin mikrostrukturuna dair məlumatlar, fiziki ölçmələr geniş istifadə olunur. St fazaları (kompozisiya-xassəli diaqrama bax). Vəziyyət diaqramlarının öyrənilməsi əsasdır. fiziki və kimyəvi analizin məzmunu.
Bir komponentli sistemlər. Bir komponentli sistem hər hansı sadə maddə və ya kimyəvi maddədir. qaz, maye və bərk vəziyyətdə ciddi şəkildə müəyyən edilmiş tərkibə malik olan birləşmə. Faza diaqramları adətən bir müstəvidə çəkilir T-r koordinatları(şək. 1). Buxar V, maye L və bərk faza S-nin faza sahələri (mövcudluq bölgələri) divariantdır, yəni. iki dövlət parametrlərində eyni vaxtda dəyişikliklərə icazə verin - T və p.

düyü. 1 Birkomponentli sistemin vəziyyət diaqramı. S, L və V - müvafiq olaraq. bərk, maye və buxar fazalarının mövcudluq sahələri; 1, 2 və 3 qaynama (buxarlanma), ərimə və sublimasiya (sublimasiya) əyriləri, K kritik. nöqtə; Və üçlü nöqtə.

Adətən, temperaturun artması ilə mayelərin qarşılıqlı həllolma qabiliyyəti artır, buna görə də xassələrinə görə, tərkibi binodal EK və KF seqmentləri boyunca dəyişən hər iki doymuş məhlul yaxınlaşır. Nəhayət, T k-da onların arasındakı fərq yox olur; bu t-ra adlanır. kritik həllolma (qarışma), ondan yuxarıda yalnız bir maye faza mövcud ola bilər. Çox təbəqəli həlləri olan sistemlər yalnız bir kritik nöqtə ilə xarakterizə olunur. t-roy r-dəyəri, çox vaxt yuxarı, yəni dövlət diaqramında aşağıdan bağlanmayan bir binodal var. Belə sistemlərdə kimyəvi maddələr əmələ gəlmirsə. bağlı, iki maye fazanın birgə mövcudluğu bölgəsi aşağıda, transformasiya temperaturunda maye faza 1-də komponentlərdən birinin kristallaşma əyrisi ilə məhdudlaşır. D maye faza 2 + bərk faza. Bu üç fazalı tarazlıq adlanır. monotektik; Özünə görə termodinamikdir. təbiəti evtektik və ya evtektoidə bənzəyir. Sintektik üç fazalı tarazlıqda iki maye faza bərk birləşmə əmələ gətirir. Bu tarazlıq peritektik tarazlığa bənzəyir. Bəzi sistemlərdə binodal qapalı əyri (oval) formasına malikdir, yəni sistemdə yuxarı və aşağı iki qarışdırma temperaturu var. Maye-buxar tarazlığı diaqramı. p = const olduqda, maye qarışığın hər bir tərkibi buxarla müəyyən tarazlıq nöqtəsinə və buxarın müəyyən tərkibinə uyğun gəlir, bir qayda olaraq, maye qarışığın tərkibindən fərqlənir. Faza diaqramında (şək. 8, a) qaynama və kondensasiya əyriləri asılılıqları təsvir edir. t-r başladı tərkibindən qaynama və kondensasiya və maye L və buxar V sahələrini sahədən (L + V) heterojenliklərdən ayırın. maye-buxar vəziyyətləri. Qaynama əyrisində m.b. ekstremum: maksimum (şək. 8, b) və ya minimum (şək. 8, c); bu nöqtələrdə qaynama əyrisi kondensasiya əyrisinə toxunur, yəni tarazlıq mayesinin və buxarının tərkibləri eynidir. . Maye məhlullarla ikikomponentli bərk məhlulların və buxarla maye məhlulların tarazlığını təsvir edən vəziyyət diaqramları oxşardır.

düyü. 8. Maye-buxar tarazlığını təsvir edən ikili sistemin vəziyyət diaqramları. maye və buxarın müvafiq olaraq L və V bölgələri, maye və buxar fazalarının birgə mövcudluğu bölgəsi; azeotrop nöqtəsi olmayan sistem; b və c iki növ azeotrop qarışıqlar

Üçlü sistemlər. Üçlü sistemlərin vəziyyətləri unikal olaraq dörd müstəqil parametrlə müəyyən edilir: T, p və iki komponentin molar (kütləvi) fraksiyaları (üçüncü komponentin hissəsi bütün komponentlərin fraksiyalarının cəminin vahidə bərabər olması şərtindən müəyyən edilir). ). Buna görə də, üçlü sistemlərin vəziyyət diaqramlarını qurarkən müstəqil parametrlərdən biri (p və ya T) və ya iki (p və T) sabitdir və məkan izobar və ya izotermik parametrlər nəzərə alınır. diaqramlar və ya düz izobar-izotermik. fəza vəziyyəti diaqramının bölmələrindən birinə uyğun olan diaqramlar. Üçlü qarışığın hər bir tərkibi kompozisiya müstəvisində müəyyən bir nöqtəyə uyğundur. Üçlü sistemlərin mümkün kompozisiyalarının bölgəsi adlanır. kompozisiya üçbucağı və ya kompozisiya üçbucağı. Düzbucaqlı koordinat sistemində düzbucaqlıdır ikitərəfli üçbucaq, təpələri A, B və C komponentlərinə, tərəfləri isə AB, BC və CA ikiqat qarışıqlarına uyğundur. Bərabər tərəfli kompozisiyaların istifadəsi daha çox yayılmışdır. üçbucaq. Bu halda bütün komponentlər bərabərdir və onun hər hansı təpələri koordinatların mənşəyi kimi bərabər qəbul edilə bilər (bax: Çoxkomponentli sistemlər). Məkanlar qurmaq üçün. izobar və ya izotermik. kompozisiyaya perpendikulyar olan koordinat oxu boyunca faza diaqramı. üçbucaq, uyğun olaraq kənara qoyun. T və ya r. Bu zaman bütövlükdə sistemin məcazi nöqtələri və onun üçkomponentli fazaları üçbucaqlı prizmanın daxilində yerləşmiş olur ki, onun kənarları qoşa sistemləri, kənarları isə birkomponentli sistemləri təmsil edir. Şəkildə. 9 və ən sadəsi göstərilir

Sonra komponentlərin bərk vəziyyətdə məhdud həllolma qabiliyyəti ilə faza tarazlığı diaqramına baxacağıq və evtektik çevrilmə. Evtektik sistemlərdə komponentlərdən birinin birinci kəmiyyətlərinin digərinə daxil olması ərintinin temperaturunun azalmasına səbəb olur ki, likvidus əyrisi evtektik nöqtə adlanan temperatur minimumundan keçir. Bir mayenin istənilən nisbətdə həll olma qabiliyyəti var, lakin bərk vəziyyətdə həll olma qabiliyyəti məhduddur.

Evtektik çevrilmə nəticəsində optik mikroskopda görünməyən çox kiçik kristallar əmələ gəlir. Bu səbəbdən transformasiya nəticəsində əmələ gələn müxtəlif faza komponentləri bir struktur komponentdə birləşir.

Evtektik çevrilmə ilə bir faza diaqramının nümunəsi şəkildə göstərilmişdir. α və β fazaları bərk məhlullardır. “Məhdud bərk məhlullar” ifadəsi bu məhlullara aiddir, çünki hər bir məhlulun sabitlik bölgəsi diaqramın yalnız bir hissəsinə yayılır. Bu fazaları ilkin bərk məhlullar da adlandırmaq olar, çünki onlara uyğun olan bölgələr diaqramın kənarlarından (içində) başlayır və diaqramın orta hissəsində hər iki tərəfdən məhdudlaşmır. Fazalar eyni kristal quruluşa malik ola bilər, lakin bu lazım deyil; hər bir faza həmsərhəd olduğu komponentin strukturuna malikdir. Bərk məhlulların strukturunda heç bir məhdudiyyət yoxdur, onlar ya əvəzedici həllər, ya da interstisial həllər ola bilər;

Şəkil üç iki fazalı bölgəni göstərir: L + α, L + β və α+β. Aydındır ki, sahələr L + α və L + β bütün mənalarda bölgəyə bərabərdir L + Bu məqalənin birinci hissəsində araşdırdığımız komponentlərin qeyri-məhdud həlli ilə α diaqramı. Bu bölgələr hər bir verilmiş temperaturda maye və bərk fazaların birləşmələrini birləşdirən konodlardan ibarət hesab edilə bilər ki, bunlar da qatı və likvidus xətləri ilə təmsil olunur. Eynilə, α+β bölgəsi hər temperaturda α həllolma əyrisindəki α fazasının tərkibini β həll olma əyrisindəki β fazasının müvafiq tərkibi ilə birləşdirən konodlardan ibarət hesab edilir.

Üç ikifazalı sahə bir konod vasitəsilə bir-birinə bağlıdır ( a - e - b ), hamısı üçün ümumi olan və evtektik temperaturda, yəni α (nöqtə) ilə birlikdə mövcud olan üç birləşən fazanın tərkiblərini birləşdirən a ), maye (nöqtə e) və β (b nöqtəsi ). Bu konod həmçinin evtektik xətt və ya evtektik üfüqi və ya izotermik reaksiya adlanır. Nöqtə e , hər iki bərk faza ilə eyni vaxtda mövcud ola bilən yeganə mayeni təmsil edən evtektik nöqtə, yəni ən aşağı ərimə nöqtəsi olan ərintinin tərkib nöqtəsi adlanır.

Bərk məhlul ilə baş verən evtektik çevrilmə evtektik çevrilmə adlanır.

Məqalənin üçüncü hissəsində əsas faza tarazlıq diaqramlarını nəzərdən keçirməyə davam edəcəyik.