Бинарные Фазовый состав

Другим важным аспектом, во многом определяющим физико-химические свойства вещества, является фазовый состав, поэтому изучение условий фазового равновесия, фазовых превращений и фазового состава необходимо для понимания свойств кристаллических твердых тел. Наиболее общим методом изучения условий равновесия и фазовых переходов со времени классического исследования Гиббса остается термодинамика в настоящем пособии дан вывод основных типов диаграмм равновесных состояний бинарных систем, проведена классификация фазовых превращений в твердом состоянии. Теоретические выводы проиллюстрированы, по возможности, экспериментальными данными. [c.6]

Фазовый состав при температурах обработки давлением определяется металлографическим и рентгеновским исследованиями структуры сплавов и по диаграммам плавкости соответствующих систем сплавов. Причем первый и второй методы могут быть применены для исследования многокомпонентных систем, а третий — для бинарных и тройных систем. [c.183]

Диаграммы состояния изображают фазовый состав системы при разных концентрациях компонентов X, температурах Т и давлении Р. Диаграммы состояния в общем случае являются пространственными. Размерность пространства зависит от числа независимых переменных, функцией которых является фазовый состав. Эти переменные и являются координатами, в которых строится диаграмма. Простейший тип фазовых диаграмм характеризует состояние чистого однокомпонентного материала в зависимости от давления и температуры, например, хорошо известная диаграмма состояния воды. Однако подобные однокомпонентные системы мы не будем рассматривать, а сразу перейдем к рассмотрению многокомпонентных систем, так как при получении полупроводников используются именно многокомпонентные диаграммы. Чаще всего такие диаграммы строят в координатах температура-концентрация Т — X). В этом случае для бинарных (двухкомпонентных) систем диаграммы изображаются на плоскости. Для тройных (трехкомпонентных) систем диаграммы строятся в трехмерном пространстве и т. д. Если кроме температуры переменным является также давление, то уже и для бинарных систем диаграммы становятся трехмерными Р — Т — X диаграммы). В дальнейшем мы будем рассматривать в основном только бинарные системы, построенные в координатах Т — X. Однако в этой главе будут также рассмотрены я Р — Т — X диаграммы некоторых полупроводниковых бинарных систем, имеющие большое практическое значение. [c.143]

В соотношениях, состоящих из двух параметров, эти параметры вычисляют из экспериментальных данных о фазовом составе при определенных температуре и давлении. Например, коэффициент активности каждого компонента в бинарной смеси вычисляют по уравнению (9-48), если величины и у,, известны. В двухфазных системах, которые образуют азеотропные смеси, достаточно измерить азеотропный состав только одной фазы, так как составы обО их фаз идентичны [c.284]

Температура кипения бинарного раствора при постоянном давлении зависит от состава раствора. При увеличении в растворе доли абсорбента повышается температура кипения раствора. Концентрация хладоагента в кипящем растворе всегда ниже, чем в насыщенном паре этого раствора при том же давлении. Таким образом, состав пара, получающегося при кипении раствора, отличается от находящегося с ним в равновесии жидкого раствора в паре более высокая концентрация низкокипящего вещества. На рис. 9.5,а изображена фазовая диаграмма бинарного раствора, в которой представлена зависимость температуры Т жидкой фазы (кривая 1—а—2) и насыщенного пара (кривая 1—Ь—2) [c.227]

Если для одного элемента равновесная структура представляет лишь функцию температуры, то в случае сплава появляется новая термодинамическая перемен ная — состав или концентрация. В этом случае равновесная структура будет зависеть от температуры и состава. Области существования данной структуры изображают с помощью диаграммы состояния, в которой одной переменной является температура, а другой — состав сплава. Диаграммы состояния или равновесия являются чертежом, показывающим, какая фаза (или фазы) находятся в термодинамическом равновесии при различных сочетаниях переменных величин (температура, давление, состав). При атмосферном давлении 0,1 Мн/м (1 кгс/см ) небольшие изменения давления не отражаются на фазовых диаграммах с твердыми реагентами и паровой фазой можно пренебречь, поэтому диаграммы строятся в координатах температура — концентрация при 0,1 Мн/м (1 кгс/см ). В зависимости от числа компонентов, образующих сплав, диаграммы состояния бывают бинарные (два компонента), тройные (три компонента) и многокомпонентные. [c.95]

Приведенные выше соотношения описывают поведение отдельной фазы. В настоящем разделе будут рассмотрены системы с двумя фазами, твердыми или жидкими. Термодинамические величины для индивидуальных фаз обозначаются в дальнейшем фазовыми индексами ( и "). Например, Xi и х/ означают молярные доли компонента 2 соответственно в фазах штрих и два штриха . Через Пу, п, , п[ и щ обозначаются числа молей компонентов в каждой фазе. Из правила фаз Гиббса следует, что при равновесии в бинарной системе с двумя фазами и постоянных значениях Р и Г другие степени свободы отсутствуют. Поэтому молярные доли х и ужа не могут быть выбраны произвольно и полностью определяются двухфазным равновесием. Число молей металлов 1 и 2 во всей системе может быть обозначено через и Яа, а средний состав системы — через х - Все прочие величины для системы в целом обозначаются аналогичным образом. Кроме того суммы п — п[ + а и п" = J + Лз представляют собой общие количества молей в каждой из фаз. Относительные количества фаз определяются по правилу рычага [c.35]

Необходимо заметить, что имеются два независимых свойства, например температура и состав для фазы бинарной омеси, когда эта фаза равновесна со второй фазой. С другой стороны, имеется лишь одно независимое свойство, например температура для фазы чистого вещества, равновесной со второй фазой. Число независимых фазовых свойств равно численному значению F в правиле фаз (стр. 372, гл. 26). [c.209]

При быстром нагреве может возникнуть другое явление — локальное оплавление. На рис. 18.3,а представлена фазовая диаграмма для простого бинарного сплава АВ. На диаграмме показаны номинальный состав сплава С и равновесные структуры при различных температурах. При температуре 1 в сплаве присутствуют фазы а к, 3, при температуре 2 и 3 - только фаза а и при температуре 4 — фаза а и жидкость. [c.267]

Работа установки основана на определении момента фазового превращения бинарных систем из газового состояния в двухфазное по появлению росы на зеркальной поверхности медной призмы и момента фазового превращения из двухфазного состояния в жидкое — по перелому на кривых в диаграмме давление — температура. В точках перехода системы из одной области существования в другую составы фаз равны исходному составу. Измерив давление, соответствующее моменту фазового превращения смеси известного состава, можно построить диаграмму фазовых равновесий давление—состав. [c.59]

По аналогии с правилом рычага для бинарных систем для тройных систем имеет место правило прямой линии смесь двух трехкомпонентных фаз аир изображается точкой, которая лежит на отрезке прямой, соединяющей фигуративные точки исходных фаз, и делит этот отрезок на части, обратно пропорциональные количеству исходных фаз. Данное правило не только позволяет изображать сМесь двух фаз, но и облегчает анализ фазовых превращений. Например, при рассмотрении распада пересыщенного твердого раст вора, зная исходный со-тав и состав выделяющейся избыточной фазы, можно указать направление, в котором изменяется состав твердого раствора. [c.178]

Термодинамические соображения определяют не только скорость роста, но часто и состав растущего тройного или четверного твердого раствора А "В . Если на границе роста устанавливается термодинамическое равновесие, то состав вещества, растущего из газовой фазы данного состава при данной температуре, диктуется термодинамикой. Заметим, что даже если газовую фазу считать идеальным газом, то термодинамическое описание твердой фазы через ее химический потенциал требует учета взаимодействия компонентов твердого раствора между собой. Этим взаимодействием определяются области существования твердых растворов. Понятно, что для получения информации о зависимости состава растущего твердого раствора от состава газовой фазы требуется, по-существу, знание фазовой диаграммы взаимодействующих бинарных соединений (см. гл. 4). [c.348]

IV тип МКД (рис. 42, г) характерен для двухфазных е-Ьу-сплавов. При нагружении образуются а- и е-мартен-сит деформации, а-мартенсита охлаждения не обнаруживается. Такой тип МКД весьма распространен и обнаруживается у железомарганцевых сплавов с 20—24% Мп бинарных и легированных медью, алюминием, хромом, никелем, Тицичньщ случаем подобного развития МКД является изменение количества е-фазы по кривой с максимумом,, при этом количество а-фазы увеличивается, а у — уменьшается (рис.43,кривые4—б). По сравнению со сплавами III группы в этой группе сплавов мартенситные превращения протекают более постепенна и растягиваются на интервал деформации, не менее 30%, что обеспечивает равномерную деформацию по, всей длине образца и высокие зна--чения прочностных и плаетических характеристик. Исходный фазовый состав (до бр% е-фазы) обусловливает высокие значения предела текучести распад остаточного аустен та. е.. образованием, мартенситных фаз — высоки. [c.100]

Опыт применения двухфазных (а + у)-сплавов показал большое рассеяние свойств, причины которого неясны. Исследование характера разрушения железомарганцевых а-сплавов проводили на бинарных и легированных составах. Механические свойства бинарных сплавов с 7 и 10% Мп подробно исследованы ранее (см. гл. I, III) и взяты для сравнения. В качестве легирующих были использованы ванадий и ниобий. При этом ожидали улучшения вязких свойств по двум направлениям через измельчение зерна и повышение чистоты в микрообъемах металла [153]. Сведения по благоприятному влиянию этих элементов на фазовый состав и далее на пластичность и вязкость железомарганцевых сплавов были получены ранее на е-спла-вах [153]. Кроме того были воспроизведены сплавы 20Г7Т и 17Х2Г8МФ, известные из литературных источников [13, 184]. [c.225]

Алитирование ниобия и его бинарных сплавов с Т1, 2г, V, Та, Мо и XV в расплаве алюминия при температурах ниже и выше температуры рекристаллизации исследовано в работе [318]. Изучены структура, фазовый состав и кинетика роста алюминидных покрытий в зависимости от температуры расплава и времени выдержки. Установлено, что структура покрытий существенно зависит от исходного состояния ниобия (рекристаллизован-ный или холоднодеформированный) и режимов алитирования. Скорости насыщения чистого ниобия и его бинарных сплавов были близки и описывались параболическим временным законом. Основная фаза покрытий — алюминид НЬА1з в случае сплавов был легирован вторым металлом. С увеличением температуры и продолжительности алитирования появлялась и росла также фаза на основе алюминида ЫЬгА), толщина которой обычно была примерно на порядок меньше, чем высшего алюминида. [c.274]

На рис. 4.23, а показана небольщая часть фазовой диаграммы бинарного сплава А—В, обогащенного компонентом А. Основы фазовых диаграмм рассмотрены в работе [33]. Вместо плавления и затвердевания при единственной температуре Та сплав, содержащий примесь б в Л и имеющий концентрацию В, в идеальном случае плавится в интервале температур от Ту до 7з. Диаграмма на рис. 4.23, а составлена для растворенного вещества В, которое понижает точку плавления вещества А. Заметим, что обе температуры Ту н Тз лежат ниже точки плавления чистого металла А. При охлаждении сплава состава Ву из области жидкости и при условии, что переохлаждение отсутствует, зарождение твердой фазы начинается при температуре Гь Твердая фаза, появившаяся при этой температуре, имеет состав б] и оставляет жидкость состава Ьу. При дальнейшем охлаждении осаждается большее количество твердой фазы, имеющей состав, который изменяется вдоль линии солидуса. Состав оставшейся жидкости изменяется по линии ликвидуса. При температуре Т твердая фаза имеет состав бз, жидкая — Ьз, а при температуре Тз твердая фаза состава бз находится в равновесии с жидкостью состава бз. До сих пор считалось, что скорость охлаждения бесконечно мала, так что всегда поддерживается равновесный состав. Другими словами, твердая фаза состава б], появившаяся первой, успела диффузионно перейти в состав бз, пока температура падала до Тз. Поскольку диффузия в твердом состоянии всегда медленна, а скорость охлаждения не может быть бесконечно мала, концентрационное равновесие никогда не достигается, в результате чего при температуре ниже Тз состав твердой фазы оказывается между 61 и 63, а жидкость с избытком В не затвердеет окончательно, пока температура не достигнет Т . [c.170]

Фазовые соотношения в бинарных системах с попарным участием элементов, входящих в состав рассматриваемых ТР, хорошо известны [92] в системах Al—N, Si—С — это (в том числе) изост-руктурные гексагональные фазы A1N, Si , в системах Si—N, Al— С — ромбоэдрические Si3N4, AI4 3, в системе А1—Si индивидуальных фаз нет (эвтектика). В системе С—N кристаллические нитриды углерода , по крайней мере при равновесных условиях синтеза, не возникают. С учетом этих данных, становится понятной установленная [86] тенденция примесных атомов Si, С в A1N (и А1, N в Si ) к объединению, когда для примеси в кристалле реализуется элемент структурного и химического окружения в собственной гексагональной фазе (Si или A1N, соответственно) — как системе с наиболее благоприятным структурным типом для образования максимально химически стабильного состояния. Все иные рассмотренные типы локальной координации примесей ока- [c.58]

Фазовые реакции. В рассматриваемых сплавах в состав у-фазы входят главным образом Ni, Со, Сг и тугоплавкие металлы Мо или W. Ее можно рассматривать, как общую для четверных фазовых диаграмм, простирающихся от бинарной коноды Ni- o (рис. 4.3). Очевидно, что эти четверные диаграммы подобны друг другу, особенно в части полосы соединений, разделяющих четырехкомпонентное пространство с аустенитной структурой г.ц.к. от такового со структурой о.ц.к. (бинарная канода Сг-Мо). В упомянутую фазовую полосу входят т.п.у. фазы. Химический состав сплавов следует выбирать таким образом, чтобы образование фаз такого рода было исключено. [c.133]

В случае химико-термической обработки сплавов железа для описания кинетики образования и строения диффузионного слоя пользоваться бинарными диаграммами состояния нельзя. Для двухкомпонентных сплавов последовательность образования фаз и их состав в первом приближении (без учета происходящего при ХТО диффузионного перераспределения элементов сплава) можно проследить по тройной диаграмме фазового равновесия или их изотермическим разрезам при температуре насыщения. Например, при насыщении сплавов железа углеродом и азотом, диффузия которых протекает со скоростью, значительно превышающей скорость ди( узии элементов, входящих в исходный состав сплава, диффузия носледних практически не оказывает влияния на кинетику формирования диффузионного слоя и состав образующихся фаз. Имея горизонтальный разрез диаграммы состояния железо — хром — углерод при 950° С (рис. 15), можно проследить за последовательностью образования фаз и их составом в процессе цементации сплавов железа с хромом [45]. [c.297]

Электронные соединения [47] представляются как соединения, состав и фазовые границы которых в бинарных системах определяются прежде всего члислом валентных электронов на атом (е/а) примерами могут быть фазы р, Y и е в системе Си — Zn, в которых с возрастанием содержания цинка отношение е/а получается равным 3/2, 21/13 и 7/4. [c.13]

Как известно, многокомпонентность пара приводит к возникновению в паре диффузионных сопротивлений. Кроме того, возможно снижение коэффициентов конденсации и, следовательно, увеличение сопротивлений фазового перехода. Рассмотрим бинарную смесь неограниченно смешивающихся в жидком состоянии металлов при давлении достаточно высоком, чтобы пренебречь сопротивлением фазового перехода. Диаграмма температура—состав (рис. 6) [c.12]

Частичная очистка плавленых окислов от избыточного кислорода проводилась при нагреве их в вакууме (10 —10 мм рт. ст.) или в печи сопротивления, детали которой, находящиеся при высокой температуре, действовали как геттеры кислорода. Сплавы после такой обработки имели состав, близкий к лучевому разрезу, проходящему через ординату UO2, при соотношении UOs SrO=l 5. Так как этот разрез не обладает свойствами бинарной системы, применение рентгенофазового анализа было ограничено, и основным методом исследования служил микроструктурный метод. Таким образом, были определены границы фазовых областей в политермическом разрезе 1 5 при 1500—2080° С (рис. 4.17). Стехиометрический состав 1 1 при всех температурах попадает в двухфазную область UO2-TB. р-ра и перовскитной фазы. Граница области гомогенности перовскитной фазы со стороны SrO точно не установлена, но при 1500—1700° С она лежит при более чем 75%-ном содержании SrO. [c.134]

Иа фазовой границе XVY существует температурный максимум, местоположение которого (точка V) определяется пересечением пограничной кривой и соединительной прямой, связывающей сопряженные фазы в псевдо-бинарном разрезе ИзОа—Рез04. Состав точки V лежит около 13,7 ат.% U, 21,6 ат.% Ре и 64,7 ат.% О, температура—между 1335 и 1340° С и кислородное давление — между 0,020 и 0,025 атм. [c.299]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...