2 Komponente Phase Diagrams
Experimentelle Bestimmung von 2-Komponenten-Phasendiagramme
Als Beispiel werden wir prüfen, wie man über die Bestimmung der Stabilität eines Gemisches aus zwei Mineralphasen A und B gehen könnten diese Experimente durchführen wir mit reinen Mineralien A und B und dann machen Mischungen in unterschiedlichen Anteilen starten . Jede dieser Mischungen, sowie die reinen A und reines B repräsentieren unterschiedliche Zusammensetzungen. In diesem Fall werden wir nur sehen, wie die Stabilität variiert mit der Temperatur und Zusammensetzung, Druck konstant bei 1 Atmosphäre zu halten.
Nach dem Abschrecken wird jede Kapsel geöffnet, und die vorhandenen Phasen werden unter Verwendung eines Mikroskops bestimmt. In dem dargestellten Beispiel verwenden wir verschiedene Symbole, die die mineralische Phase vorhanden Assemblagen für jede Zusammensetzung Lauf darzustellen. In dieser Versuchsreihe 6 verschiedene Zusammenstellungen gefunden werden, und sind in einem Diagramm mit der Temperatur des Versuchs aufgetragen auf der vertikalen Achse, und die Zusammensetzung in Form von% A% B oder aufgetragen auf der horizontalen Achse aufgetragen.
Man beachte, dass rein A Plots bei 100% A, die auf 0% B entsprechen, und reinen B Plots bei 100% B, der A. auf 0% entspricht
Beachten Sie auch, dass keine Experimente bei Temperaturen laufen gelassen wurden höher als diejenigen, bei denen die erste vollständige Flüssigkeit für jede Zusammensetzung erschien.
Sobald die Punkte aufgetragen sind, können wir dann ziehen Best-Fit-Kurven oder Linien zwischen den Datenpunkten zur Bestimmung der Temperatur - Zusammensetzung Stabilitätsfelder für die verschiedenen Phasen Assemblagen. Diese Kurven / Linien werden hier gezeigt, und die Stabilitätsfelder für jede Phase der Montage sind markiert. das resultierende Phasendiagramm ist ein binäres Eutektikum Diagramm bezeichnet. Nicht alle binären Schmelzdiagramme so aussehen, aber das ist die einfachste und die Art, die wir zuerst besprechen.
ZWEI COMPONENT EUTECTIC SYSTEMS
Abbildung 1 zeigt die einfachste der beiden Komponentenphasendiagramme. Die Komponenten A und B sind, und die möglichen Phasen sind reine Kristalle von A, reine Kristalle von B, und der Flüssigkeit mit Zusammensetzungen im Bereich zwischen rein A und B. reinen Zusammensetzungen werden über den unteren Rand des Diagramms aufgetragen. Man beachte, daß Zusammensetzung kann entweder als ein Prozentsatz von A oder von B Prozentsatz ausgedrückt werden, da der Gesamtanteil zu 100 aufaddieren müssen (Zusammensetzungen können auch als Molenbruch von A oder B ausgedrückt werden, wobei in diesem Fall die Gesamt aufaddieren müssen auf 1). Temperatur oder Druck auf der vertikalen Achse aufgetragen. Für den Fall gezeigt, betrachten wir Druck konstant sein, und daher Temperatur auf der vertikalen Achse aufgetragen sind.
Die Kurven, die die Felder eines + Flüssigkeit aus Flüssigkeit und B + Flüssigkeit aus Flüssiges Trenn sind Liquidustemperatur Kurven bezeichnet. Die horizontale Linie, die die Felder von A + B + Flüssig- und Flüssig aus A + B alle festen, Trennen der Solidus bezeichnet. Der Punkt, E, wo die Liquiduskurven und Solidus schneiden, ist der eutektische Punkt bezeichnet. Am eutektischen Punkt in diesem Zweikomponentensystem, werden alle drei Phasen, also flüssigen Lösungsmitteln, Kristalle von A und B von Kristallen, bestehen alle im Gleichgewicht. Beachten Sie, dass der eutektische der einzige Punkt auf dem Diagramm ist, wo dies der Fall ist.
Da wir an einem System bei konstantem Druck, die Phasenregel in diesem Fall suchen, ist F = C 1 - P. Der eutektische Punkt daher ein Festpunkt ist. Wenn wir die Zusammensetzung der Flüssigkeit oder die Temperatur, die Anzahl der Phasen wird ändern auf 2 reduziert.
Wenn das System nur reine A enthält, dann ist das System ein Ein-Komponenten-System und der Phase A schmilzt bei nur einer Temperatur, die Schmelztemperatur des reinen A, Tm A. Wenn das System nur reines B enthält, dann ist es ein Einkomponentensystem und B schmilzt erst bei der Schmelztemperatur des reinen B, Tm B.
Für alle Zusammensetzungen zwischen rein A und reinem B wird die Schmelztemperatur drastisch reduziert, und das Schmelzen beginnt, bei der eutektischen Temperatur T E. Man beachte, dass für alle Zusammensetzungen zwischen A und B der Schmelz tritt auch über einen Bereich von Temperaturen zwischen der Solidus und der Liquidustemperatur. Dies gilt für alle Zusammensetzungen mit einer Ausnahme, die des Eutektikums. Die eutektische Zusammensetzung schmilzt bei nur einer Temperatur, T E.
Wir werden nun die Kristallisation einer Flüssigkeit mit der Zusammensetzung X in 1 Zunächst aber betrachten wir die folgende Regel angeben müssen, die immer befolgt werden muss:Regel 1 - Im Gleichgewicht Kristallisation oder Schmelzen in einem geschlossenen System, die endgültige Zusammensetzung des Systems wird auf die anfängliche Zusammensetzung des Systems identisch sein.
Daher wird gemäß der Regel 1, die Zusammensetzung X, die aus einer Mischung aus 80% A und 20% B hergestellt wird, hat, wie es sein endgültiges kristallines Produkt ein Gemisch aus 80% Kristallen aus A und 20% Kristalle von B.
Zusammensetzung X werden alle Flüssigkeit über der Temperatur T 1, da es im Bereich der die gesamte Flüssigkeit liegen. Wenn die Temperatur auf T1 gesenkt. bei T1 Kristalle von A zu bilden beginnen.
weiteres Absenken der Temperatur mehr Kristalle von A zu bilden, verursacht. Als Ergebnis muss die flüssige Zusammensetzung mehr angereichert an B worden, da mehr Kristalle einer Form aus der Flüssigkeit. Somit wird bei der Temperaturabsenkung, wird die flüssige Zusammensetzung von Punkt 1 bis Punkt 2 zu Punkt 3 bis Punkt E geändert werden, wenn die Temperatur von T1 auf T2 gesenkt wird jeweils an TE bis T3. Bei allen Temperaturen zwischen T1 und TE. zwei Phasen werden in dem System vorhanden sein; Flüssigkeit und Kristalle von A. bei der eutektischen Temperatur, TE. Kristalle von B beginnen, zu bilden und drei Phasen koexistieren; Kristalle von A, B-Kristalle und Flüssigkeit. Die Temperatur muss bei TE bleiben, bis eine der Phasen verschwindet. Somit wird, wenn die Flüssigkeit vollständig kristallisiert, nur reiner Feststoff A und reiner Feststoff B bleiben und Mischung dieser beiden festen Phasen werden in den Proportionen des ursprünglichen Mischung sein, ist, dass 80% A und 20% B.
Die Kristallisations Geschichte der Zusammensetzung X kann in verkürzter Form wie folgt geschrieben werden:
T> T1 - alle Flüssigkeit
bei TE - Flüssigkeit + A + B
T < TE -- A + B all solid
Wenn wir den Kristallisationsprozess an jedem beliebigen Punkt während der Kristallisation zu stoppen und zu beobachten, wie viel jede Phase vorhanden ist, wir das folgende Beispiel verwenden können, um zu bestimmen, was würden wir sehen.
Beispielsweise bei einer Temperatur T2 die Menge der Kristalle von A und der Flüssigkeit (die nur zwei vorhandenen Phasen bei dieser Temperatur) kann durch die Messung der Abstände a und b auf Abbildung 1. Die Prozentsatz würden dann durch das Hebelgesetz gegeben werden ermittelt werden:
% Kristalle von A = b / (a + b) x 100
% Flüssige = a / (a + b) x 100
Bei der Temperatur T3. beachten Sie, dass mehr Kristalle, da die proportional Abstand d / (c + d) haben, gebildet ist größer ist als der Abstand proportional b / (a + b). So bei T3 gibt die Hebel-Regel:
% Kristalle von A = d / (d + c) x 100
% Flüssiger = c / (c + d) x 100
Bei T3. am Punkt beachten Sie, dass die Zusammensetzung der Flüssigkeit 3 gegeben, dh 53% A, ist die Zusammensetzung der festen reinen A, und die Zusammensetzung des Systems ist nach wie vor 80% A und 20% B. Stellen Sie sicher, Sie verstehen den Unterschied zwischen Zusammensetzung der Phasen und der Betrag oder Prozentsätze der Phasen.
Der Schmelzprozess ist genau das Gegenteil des Kristallisationsprozesses. Das ist, wenn wir mit der Zusammensetzung X bei einer gewissen Temperatur unterhalb TE die erste Flüssigkeit bilden würde bei TE gestartet. Die Temperatur würde bleiben konstant bei TE, bis alle Kristalle von B geschmolzen wurden. Die flüssige Zusammensetzung wird dann entlang der Liquidus-Kurve von E 1 bis ändern Punkt als Temperatur erhöht, bis die Temperatur T1 erreicht wurde. Oberhalb T1 würde das System nur Flüssigkeit enthält, mit einer Zusammensetzung von 80% A und 20% B. Der Schmelzprozess in abgekürzter Form unten aufgeführt:
T < TE -- all solid A + B
bei TE - Flüssigkeit + A + B
T> T1 - alle Flüssigkeit