§ 3. Механические смеси.

Механическая смесьдвух чистых металлов А и В получается в том случае, когда в процессе кристаллизации сплава из жидкого состояния разнородные атомы не входят в общую кристаллическую решётку, а образуют самостоятельные кристаллы. Кристаллы каждого из металлов, находящихся в этом сплаве, имеют тоже строение и свойства, которыми они обладают в куске чистого металла. Этот случай соответствует полной нерастворимости компонентов в твёрдом состоянии. Кристаллы элементов , входящих в сплав, образуют простуюмеханическую смесь.

Эта смесь может состоять из кристаллов различной формы и размеров т. е. различной дисперсности.

Механическая смесь – это смесь двух фаз.

§ 4. Правило фаз.

Закономерности всех изменений системы в зависимости от внутренних и внешних условий подчиняются правилу фаз Гиббса.

Правило фазустанавливает возможное число фаз и условия, при которых они могут существовать в данной системе.

Правило фаз применимо только для равновесных условий.

Правило фазустанавливает зависимость между числом степеней свободы, числом компонентов и числом фаз:

С=К+ Р – Ф ,

Где С – число степеней свободы системы (вариантность)

К – число компонентов, образующих систему

Р – число внешних переменных факторов (температура, давление)

Ф – число фаз, находящихся в равновесии.

Под числом степеней свободы(вариантностью системы) понимают возможность изменения температуры, давления и концентрации без изменения числа фаз, находящихся в равновесии.

Применяя правило фаз к металлам, во многих случаях можно принять изменяющимся только один фактор – температуру, т. к. давление мало влияет на фазовое равновесие сплавов (за исключением очень высокого), тогда правило фаз примет вид:

С=К+1 – Ф

Т. к. число степеней свободы не может быть меньше 0 и не может быть дробным числом, то число фаз в системе не может быть больше числа компонентов плюс 1. Значит, в двойном сплаве не может быть больше 3 фаз, а в тройном – 4.

Если в равновесии находится максимальное число фаз (3), то число степеней свободы системы равно 0 (С=0). Такое равновесие наз. нонва­риантным (безвариантным). При таком равновесии сплав из данного числа фаз может существовать только при определённых условиях: при постоянной температуре и определённом составе всех находящихся в равновесии фаз. Это означает, что превращение начинается и заканчивается при одной постоянной температуре.

При уменьшении числа фаз система может быть моновариантной(С=1) (одновариантной) илибивариантной(С=2) (двухвариантной).

§ 5. Диаграммы состояния двойных сплавов.

Диаграммы состояния в удобной графической форме показывают фазовый состав сплава в зависимости от температуры и концентрации.

Диаграммы состояния строят для условий равновесия или близких к ним.

Равновесное состояние соответствует минимальному значению свободной энергии. Это состояние может быть достигнуто только при очень малых скоростях охлаждения или длительном нагреве. В реальных условиях сплавы находятся в метастабильномсостоянии. Изучение диаграмм фазового равновесия позволяет установить природу метастабильного состояния и условия его использования.

Существуют следующие типы диаграмм состояния:

Iтип диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в жидком состоянии и отсутствия растворимости в твёрдом состоянии;

IIтип диаграмма с неограниченной растворимостью компонентов в жидком и твёрдом состоянии;

IIIтип диаграмма с неограниченной растворимостью компонентов в жидком состоянии и ограниченной растворимостью их в твёрдом состоянии;

IVтип диаграммы с неограниченной растворимостью компонентов в жидком состоянии и образованием химических соединений в твёрдом состоянии;

Vтип диаграмма с неограниченной растворимостью компонентов в жидком состоянии и полиморфным превращением в твёрдом;

VIтип диаграмма с ограниченной растворимостью компонентов в жидком состоянии и нерастворимостью в твёрдом состоянии.