A háromkomponensű rendszerek diagramjának alapvető szabályai
E munka célja:
1. A figurális pontokra vonatkozó diagramok készítésének módszertanának vizsgálata;
2. A háromkomponensű rendszerek egyensúlyi diagramjaival kapcsolatos gyakorlati problémák megoldása.
A jelentés fő feladatai a következők:
1. A diagram fő elemeinek összeállítása.
2. Tanulmány a háromkomponensű rendszerek diagramjának általános alakjáról.
¾ alapvető definíciók;
¾ a hőmérsékleti határgörbék csökkentésének módja;
¾ elsődleges kilépési fázisok és egy újabb kristályosodás;
¾ pont a kristályosodás vége.
1. rész Elméleti rész
A háromkomponensű rendszerek általános nézete és elemei
Diagram (1. ábra) van egy prizma, amelynek az élei által meghatározott megfelelő kétkomponensű diagramok és térbeli ábra: a koncentráció a komponensek letétbe oldalán egy egyenlő oldalú háromszög (a háromszög koncentráció) és a hőmérséklet - a merőleges hívni a koncentráció háromszög síkjában.
Az ábrán, három helyett komponensű rendszerek vonalak jelennek likvidusz felület, például: -E1 * A * -E * -E3 * -A * C * e2 - * E-E3 * -C *, V * -E * * -E1 - E2 * -B *, amelyek képződnek a kereszteződésekben a határoló görbék -E * E1 *, E2 * -E * E3 * -E *, konvergáló a terner eutektikus pont E *.
A liquidus felület ugyanazokkal a tulajdonságokkal bír, mint a liquidus görbe: a rendszer bármilyen összetételének kristályosításának kezdetét mutatja (az olvadás vége); a telített folyadékfázis összetétele egyensúlyban van a szilárd fázissal adott hőmérsékleten.
1. ábra - Háromkomponensű rendszer térbeli ábrája
A határvonalak osztják a koncentrációs háromszöget a rendszerben lévő vegyületek primer kristályosodási területeként. A kristályok összetételét elsődleges kristályosodásuk területén körkörösen jellemzik.
A kettős vegyületek vegyületeinek pontjai a háromszög oldalán helyezkednek el, a három vegyi vegyület vegyületek pontjai belsejében helyezkednek el.
A háromkomponensű rendszerek diagramjának alapfogalmai
A vetítési diagramot a munka kényelmére használják, amely akkor alakul ki, amikor a térdiagram összes elemének koncentrációja a háromszög síkjára vetül. Az ábrán látható hőmérsékletet ebben az esetben olyan izotermákkal ábrázolják, amelyeket a térdiagramnak a koncentrációs háromszögkel párhuzamos síkokkal való elnyomásával hozunk létre a hőmérséklet állandó értékén. Gyakran előfordul, hogy a vetítési diagramon lévő izotermák egyáltalán nem jelennek meg, hogy ne bonyolítsák a képet.
A határvonalak osztják a koncentrációs háromszöget a rendszerben lévő vegyületek primer kristályosodási területeként. 2. ábra -B- területen E1 E2 - E1 E - elsődleges kristályosítással mező B komponenst, A- E1 - E3 E - A - A komponens és a C E3 - E2 E - C C komponensként
2. ábra - Háromkomponensű rendszer vetítési ábrája
A kémiai vegyületek vagy a szomszédos primer kristályosodási mezők szomszédos komponenseinek pontjai vékony egyenes vonalakkal vannak összekötve, amelyek összekötő egyenes vonalak. Az egyenes vonalak összekötése a diagramot elválasztja elkülönített, elemi háromszögekké, minden háromszög a háromkomponensű rendszer külön diagramjaként tekinthető.
A háromkomponensű rendszer karjának szabálya
Háromkomponensű rendszer esetén a kar szabályozása esetén a következő feladatok megoldhatók:
1. A folyékony és szilárd fázisok mennyiségi arányának meghatározása egyetlen szilárd fázis jelenlétében.
2. A folyékony és szilárd fázisok mennyiségi arányának meghatározása két kristályos fázis jelenlétében, a kristályos fázisok mennyiségi arányának egyidejű meghatározásával a szilárd fázis összetételében.
3. A két fázis egyidejű kristályosításának egy adott időpontban történő meghatározása.
A háromkomponensű rendszerek diagramjának alapvető szabályai
1. szabály - A hőmérsékleti határgörbék csökkentésének alkalmazása:
Hőmérséklet mindig csökken a metszéspont a határoló görbe (vagy annak meghosszabbítását) a törzs (vagy a mellék) összekötő pont fázisú készítmények, az elsődleges kristályosítási területen, amely elválasztja ezt a határt görbe. A határvonal görbéjén a csatlakozási vonal metszéspontjánál a hőmérséklet maximális.
Az 1. szabály (3. ábra) lehetővé teszi számunkra, hogy meghatározzuk a hőmérséklet leeresztésének irányát a rajz határvonalain - az alábbiak szerint határozzuk meg. A görbe E1 - E a hőmérséklet csökken E1 pont-pont E, mivel az E pontban 1 - metszéspontja a kapcsolat AB vonal (egybeesése, ebben az esetben egy oldalról vetítés táblázatot), és a határ görbe E1 - E, azaz az E1 egy pont a hőmérséklet maximum az E1-E görbéből.
3. ábra - Háromkomponensű rendszer hármas eutektikus ponttal rendelkező állapotának ábrája
2. szabály - A primer lefutási fázis és a kristály bomlásának további útjának meghatározása:
1. Az olvadék kristályosodása során az elsődleges kiürítési fázis τa lesz, az elsődleges kristályosodási mezőben, amelynek kiindulási összetételét tekintjük. Ha az eredeti kompozíció pontja a határgörbéhez tartozik, akkor az elsődleges fázisok azok az elsődleges kristályosító mezők, amelyeknek az adott határgörbe osztozik.
2. kristályosítás olvadékból a szilárd fázis összetétele a folyékony fázis változik, hogy továbbra is a vonal meghosszabbítása a kristályosodási területén ebben a fázisban, és áthúzzák a pont a primer, elsődleges összetétel fázis és kicsapjuk kezdőpont készítmény, csökkenő hőmérséklet.
Kezdete után a kristályosodási komponens (3. ábra) a készítmény az olvadék mentén változnak a szegmens Mm-A vonala M irányába a pont M. Amint az olvadék összetétele el nem éri a határvonalat E görbe 1 -E olvadék illetően túltelítetté válik, hogy a két szilárd fázis A és B Ráadásul ezeknek a fázisoknak a kristályai egyszerre esnek ki az olvadékból (a rendszer szabadságának mértéke egyenlő az egységgel).
Független termodinamikai paraméter a hőmérséklet, és a kompozíció az olvadék változik, mint a hőmérséklet tovább csökken erősen a határgörbe, azaz ponttól M E1 -E görbe pont irányába E. Amikor a hőmérséklet a terner eutektikus pont tE kristályosodás megkezdődik C komponenst, mint a Ebben az esetben az olvadék túltelített lesz a három komponens egyszerre. Invariant állapotban, jellemző ebben az esetben befejezi a teljes kristályosodás az olvadék és a további lehetséges hűtési rendszer vezet hűtés a három kristályos fázisok: A, B, C. Így, az út kiindulási kristályosítási készítmény M: M → m → E. A fázis-egyensúly fűtési folyamatban bekövetkező változása megfordul, nem pedig hűtés.
3. szabály - A kristályosítás végpontjának meghatározása:
A rendszer önkényes összetételének kristályosodásának vége abban a pontban fog bekövetkezni, ahol az elemi háromszög csúcspontjaiban elhelyezkedő fázisok primer kristályosodási területei metszik egymást, amelyekhez az eredeti összetétel pontja tartozik.
Ez a szabály azt jelenti, hogy az összes készítmény (lásd a 4. ábrát) található az elemi háromszög A-B-AC befejezni a kristályosítást E és a végső termékek kristályosodási kristályok rendre a komponens, A és B, és a kristályokat AU kémiai vegyület.
Amikor a kiindulási készítmény (3. pont az ábrán) található, az összekötő vonalon a B-hangszóró, ebben az esetben tekinthető diagramja kétkomponensű rendszer-AS, amelyhez a K pontot egy pont a bináris eutektikus, és hogy a végén a kristályosodás az említett kompozíció.
4. ábra - Háromkomponensű rendszer diagramja egy kettős vegyülettel, amely egybeolvadt
4. szabály - A rendszer pontjának kristályosítási útja, amely az inkongruens görbét hagyja tovább és tovább olvad tovább:
1. Dupla kémiai vegyület egy terner rendszer olvad bomlás közben, ha a pont szerkezetét ennek a vegyületnek nem tartozik az elsődleges kristályosodás mezőt, és az utóbbi érintkezik az oldalsó nyúlvány táblázatot, amely az összetétele a kémiai vegyület.
2. A kristályosítás útja az incongruens görbét a kereszteződés pontján hagyja, a kiindulási összetétel pontjának a kémiai vegyület összetételének pontját összekötő egyenes folytatása mellett. Ezután a kristályosodási pálya a kémiai vegyület elsődleges kristályosításának térségét áthaladva folytatja a fenti görbét.
Olvadáskor bomlik kémiai vegyület osztja az olvadék, amelynek összetétele határozza meg vetülete peritectic kétkomponensű rendszer oldalán a kiálló diagram, vagyis a készítmény U és a kristályokat (ebben az esetben az A) komponens.
5. ábra - Háromkomponensű rendszer kétszeres összetételű, kettős vegyi anyaggal való összeférhetetlen összeolvadása
A diagram G pontját a kettős emelkedés pontjának nevezik. Ez invariáns pont diagramok jellemzője, amely az, hogy két alkalmas hozzá határoló görbék a hőmérséklet, hogy a G pont, és az egyik határoló görbe hőmérsékletet csökkentjük a pont G. A további módja a kristályosítási pontja a kettős emelő képes befejezni, miközben csökkenti a fázisok száma.
2. szakasz Egyéni feladat
Rendszer CaO-Al2 O3 -SiO2 (6. ábra) fontos szerepet játszik mind elméletben, mind technológia a termelés portlandcement, bauxitcement, tűzálló, üveg, a kerámia és a épület és építési anyagok.
6. ábra - Szilikát anyagok területei: 1 - dinasz tűzálló anyagok; 2 - üveg; 3 - savas salak; 4 - alapvető salak; 5 - Portlandcement; 6 - alumíniumcement; 7 - korund tűzálló anyagok; 8 - mullit tűzálló anyagok; 9 - kamilla tűzálló anyagok; 10 - porcelán
A rendszerben 10 bináris kémiai vegyület és két hármas vegyület van: kalcium-aluminoszilikátok - természetes ásványi anyagok, anorthit és gelenit.