Головна |
Експериментально побудовані діаграми стану перевіряють за правилом фаз Гіббса, Яке виражає загальні закономірності існування стійких фаз в умовах рівноваги. Правило фаз показує, чи відбувається процес кристалізації при постійній температурі або в інтервалі температур, і вказує, яке число фаз може одночасно існувати в системі.
Тат як діаграми стану зазвичай будують при постійному (атмосферному) тиску і число зовнішніх параметрів дорівнює 1 (температура), то правило фаз виражається наступним рівнянням:
С = К + 1 - Ф
К - кількість компонентів
Ф - число фаз
1 температура (зовнішній фактор)
Компоненти - речовини, що утворюють систему.
С - число ступенів свободи, тобто число незалежних змінних внутрішніх (склад фаз) і зовнішніх (tо) Чинників, які можна змінювати без зміни числа фаз, які перебувають в рівновазі.
Так як число ступенів свободи не може бути негативним, то
До + 1 - Ф ?0, а Ф ? К + 1 (Тобто число фаз в сплаві, що знаходиться в рівновазі, не може бути більше, ніж число компонентів + ??1). Отже, в подвійній системі (К = 2) в рівновазі може перебувати не більше трьох фаз, в потрійний - не більше чотирьох, і т.д.
Якщо в рівновазі знаходиться максимальне число фаз, то С = 0 (система нонваріантна), тобто існування всіх фаз можливо при постійній температурі і певному складі фаз (на кривій охолодження є горизонтальна ділянка).
приклади:
1) Кристалізація чистого компонента: К = 1; Ф = 2 (ж. І тв.) С = 1 + 1-2 = 0
2) Кристалізація евтектики в 2-х компонентної системі: К = 2; Ф = 3
С = 2 + 1-3 = 0. тобто будь-яка зміна умов викличе зміна числа фаз (рівновага порушиться).
3) Кристалізація сплаву в двухкомпонентной системі: К = 2, Ф = 2 (ж. І тв.), С = 2 + 1-2 = 1 тобто процес йде в інтервалі температур і на кривій охолодження відзначається перегин. Можна змінити температуру, і сплав залишиться рідким.
Контрольні питання