Курсовая теория на тему Диаграмма фазовых состояний ограниченно растворяющихся друг в друге веществ.

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ 3

1 Основные понятия и типы диаграмм состоянмя 5

1. 1 Основные понятия 5

1. 2 Типы диаграмм состояния 8

2 Диаграммы фазовых состояний, ограниченно растворяющихся друг в друге веществ 15

2.1 Диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии с эвтектическим превращением 15

2.2 Диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии для случая перитектического превращения 20

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 24

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 26

Введение:

Диаграммы состояния используют в материаловедении, металлургии, нефтепереработке, химической технологии (в частности, при разработке методов разделения веществ), производствах электронной техники и микроэлектроники и т.п.

Для сложных систем, состоящих из многих фаз и компонентов, построение диаграммы состояния является единственным методом, позволяющим на практике установить, сколько фаз и какие конкретно фазы образуют систему при данных значениях параметров состояния. Каждое реально существующее состояние системы на диаграмме состояния изображается так называемой фигуративной точкой; областям существования одной фазы отвечают участки пространства (на трехмерных диаграммах состояния) или плоскости (на двухмерных диаграммах состояния), условиям сосуществования фаз — соответствует поверхности или линии; изменение фазового состояния системы рассматривается как движение фигуративной точки на диаграмме состояния. Анализ относительного расположения объемных участков, поверхностей, линий и точек, которые образуют диаграмму состояния, позволяет однозначно и наглядно определять условия фазового равновесия, появления в системе новых фаз и химических соединений, образования и распада жидких и твердых растворов и т.п.

Актуальность работы связана с тем, что с помощью фазовых диаграмм определяют направленность процессов, связанных с фазовыми переходами, осуществляют выбор режимов термообработки, отыскивают оптимальные составы сплавов и т.п.

Цель данной работы – рассмотреть диаграмму фазовых состояний, ограниченно растворяющихся друг в друге веществ.

Исходя из поставленной цели, были сформулированы следующие задачи:

1) рассмотреть основные понятия и типы диаграмм состояния;

2) рассмотреть диаграммы фазовых состояний, ограниченно растворяющихся друг в друге веществ;

Объект исследования –диаграммы фазового состояния.

Предметом исследования являются фазовое состояние сплавов.

По структуре работа состоит из введения, двух глав, заключения, списка использованной литературы. Первая глава исследования посвящена изучению понятий и типов фазовых диаграмм. Во второй главе работы рассматриваются диаграммы фазовых состояний, ограниченно растворяющихся друг в друге веществ.

Источниковая база исследования представлена трудами ученых в области материаловедения, занимающихся изучением фазовых состояний.

Заключение:

Диаграммы состояния или диаграммы фазового равновесия в удобной графической форме показывают фазовый состав сплава в зависимости от температуры и концентрации компонентов. Диаграммы состояния строят для условий равновесия или условий, достаточно близких к ним. Они дают наглядное представление о процессах, происходящих в сплавах при нагревании и охлаждении, что может быть использовано при оценке физико-химических, механических и технологических свойств сплава и позволяет рационально подойти к выбору материалов для изготовления изделий.

Построение диаграмм состояния осуществляют различными способами экспериментальными методами. Наиболее часто используется метод термического анализа. Он заключается в том, что составляют несколько сплавов с различной концентрацией компонентов, расплавляют их и медленно охлаждают, фиксируя время охлаждения и температуру. По полученным данным строят кривые охлаждения. в координатах: время – температура.

В ходе проведенного исследования можно сделать следующие выводы:

1) Фаза – это однородная обособленная часть системы (сплава), имеющая одинаковые состав, строение и свойства. Температуры, при которых изменяются строение и свойства (происходят фазовые превращения) металлов и сплавов, называют критическими точками. В расплавленном состоянии металлы обычно неограниченно растворимы друг в друге. В твердом состоянии их взаимная растворимость может изменяться.

С помощью правила фаз и правила отрезков можно проводить анализ диаграмм состояния различных сплавов, т.е. определять фазовый и структурный состав заданного сплава при любой температуре и концентрации компонентов, а также характер зависимости ряда физико-механических свойств сплавов от типа диаграммы состояния того или иного сплава.

2) Свойства сплава зависят от многих факторов, но прежде всего они определяются составом фаз и их количественным соотношением. Эти сведения можно получить из анализа диаграмм фазового равновесия, или диаграмм состояния, которые строят экспериментально. Зная диаграмму состояния, можно представить полную картину формирования структуры любого сплава.

3) Вид диаграммы определяется характером взаимодействий, которые возникают между компонентами в жидком и твердом состояниях. Однокомпонентная диаграмма представляет собой температурную шкалу с нанесенными на нее точками фазовых превращений. Двухкомпонентная диаграмма помимо температурной оси (оси ординат), имеет ось концентраций (ось абсцисс).

Диаграмма состояния I-го рода характеризует сплавы (например, свинца с сурьмой), у которых компоненты в жидком виде полностью растворимы, а в твердом образуют механическую смесь.

Диаграмма состояния II-го рода соответствует сплавам, у которых компоненты и в жидком, и в твердом состоянии неограниченно растворимы друг в друге (например, сплав меди и никеля).

Диаграмма состояния III-го рода характеризует сплавы, компоненты в которых в жидком виде неограниченно растворимы, а в твердом состоянии ограниченно растворимы друг в друге (например, сплавы медь – серебро, сурьма – германий и др.)

4) В диаграммах состояния сплавов с ограниченной растворимостью III рода возможно существование жидкой фазы L, твердого раствора компонента В в А — α- твердый раствор и твердого раствора компонента А в В – β-твердый раствор. В таких сплавах возможно нонвариантное равновесие при одновременном существовании трех фаз: L, α, β. В этой системе не образуются фазы, представляющие собой чистые компоненты. Из жидкости могут выделяться только твердые растворы α и β.

Фрагмент текста работы:

1 Основные понятия и типы диаграмм состоянмя

1. 1 Основные понятия

Свойства сплавов определяются, прежде всего, составом фаз и их количественным соотношением. Сведения о составе и соотношении фазовых составляющих можно получить на основе анализа диаграммы состояния [1].

Диаграмма состояния представляет собой графическое изображение состояния сплава. Линии на диаграмме соответствуют температурам равновесия, поэтому диаграмму состояния называют также диаграммой равновесия.

Диаграмма состояния представляет собой графическое изображение со­ стояния сплава. Линии на диаграмме соответствуют температурам равновесия, поэтому диаграмму состояния называют также диаграммой равновесия[2].

Теоретические условия равновесия могут быть выражены математической формулой, называемой правилом фаз, или законом Гиббса, устанавливающим зависимость между числом степеней свободы, числом компонентов и числом фаз.

Фазой называется однородная по химическому составу и внутреннему строению часть системы, отделенная от других частей поверхностью раздела. Фазами могут быть металлы и неметаллы, жидкие и твердые растворы, химические соединения. Однофазной системой является, например, однородная жидкость, двухфазной — механическая смесь кристаллов двух металлов.