Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах

Рассмотрим систему с эвтектическим превращением, в которой компоненты А (Al) и В (Be) неограниченно растворимы в жидкой фазе и образуют идеальный раствор, а твердые вещества А и В взаимно нерастворимы. Диаграмма состояния такой системы имеет линию эвтектического приращения ДЕF и две ветви ликвидуса СЕ и НЕ, сходящиеся в точке «Е». Ветви ликвидуса – это линии насыщения расплава кристаллами одного из веществ (растворителя). Для растворов, у которых мольная доля второго компонента N2E, растворитель – вещество В.

ЗАДАЧА 1. Вычертить диаграмму фазового равновесия железа.
а) Отметить на диаграмме поля устойчивости фаз.
б) Применить правило фаз к системе, находящейся при температуре t1 и давлении Р1 (точка «а»). Результат пояснить.
в) Изобразить под диаграммой (с таким же масштабом по оси температур и произвольным – по оси времени) схематичный вид кривой в координатах время – температура, пояснив, какие процессы будут происходить при изменении температуры от t1 до t2 в изобарных условиях.

ЗАДАЧА 2
С помощью диаграммы, построенной в координатах lnN-1/T, определить теплоты плавления чистых веществ А и В приведенных со справочными значениями. Для расчета воспользоваться диаграммой фазового равновесия системы А-В. На каждой ветви ликвидуса взять значения составов жидкого расплава при 6-8 различных температурах. Считать, что жидкий расплав – идеальный раствор.

ЗАДАЧА 3. Вычертить диаграмму состояния системы Д-F в координатах температура – состав (в масс. %). Диаграммы приводятся в приложении прил.6 или [6, 7].
а) Указать, есть ли в системе химические соединения, их число, характер плавления, химический состав и простейшие формулы.
б) Отметить линии ликвидуса, солидуса. Определить поля устойчивости фаз.
в) Указать, есть ли в системе линии безвариантных равновесий, и каким температурам они отвечают? Определить составы равновесных фаз и написать уравнения превращении, протекающих при отводе тепла при каждой из указанных на диаграмме температурах, отвечающих безвариантным равновесиям.
г) Проследить за изменением фазового состояния сплавов, содержащих «а» и «б» (масс %) вещества F соответственно при понижении температуры от t10 до t11.
д) Изобразить (справа от диаграммы с одинаковым масштабом по температуре) схематический вид кривых охлаждения этих сплавов (масштаб по оси времени произволен).
е) Рассчитать массу жидкой фазы и количества вещества F в ней, если общая масса системы Nкг, температура t12, а суммарное содержание F в смеси фаз составляет «в» в масс. %.

Рассчитаем массу жидкой фазы и количество вещества Сs в ней, если общая масса системы N=60 кг, температура t=500 oC, а суммарное содержание Cs в смеси фаз равно 30 масс. %.
Рассмотрим отрезок PSM:
Согласно правилу отрезков, масса жидкой фазы:
mж=SM/SP*N= 6/8*60кг=45кг
Для 30 масс. % Si:
mжSi=0,3*45=13,5 кг
Масса жидкой фазы составляет 45 кг, а содержание Цезия в ней 13,5 кг.