Физико-химический анализ. Диаграммы состояния.
Физико-химический анализ (ФХА) - учение на стыке нескольких естественных наук, целью которого является изучение зависимостей состав – свойство при непрерывном изменении состава. В физико-химическом анализе имеется три основных составляющих: теория фазовых равновесий в одно – многокомпонентных системах, методы исследования и объекты исследования. Методом анализа является любой метод, позволяющий определить какое-либо из свойств системы. Объектами физико-химического анализа являются одно, двух, трёх и более компонентные системы.
Система – совокупность материальных тел, выделенных для изучения реальными или воображаемыми границами. Системы бывают следующими: открытыми – обмениваются с окружающей средой веществом и энергией; закрытыми – обмениваются энергией, но не обмениваются веществом; изолированными – не обмениваются с внешней средой, ни веществом, ни энергией.
Компонент – химический элемент, химическое соединение, которые являются независимой составной частью системы.
Фаза – совокупность однородных частей системы, отделённая от других частей системы поверхностью раздела. Свойства внутри фазы изменяются непрерывно и скачкообразно на границе раздела фаз. По количеству фаз системы подразделяют на однофазные, двухфазные, трёхфазные, многофазные.
Изучаемые в ФХА одно, двух, трёх и более компонентные системы следует отнести к закрытым системам. Из исследуемых объектов не должно происходить потерь веществ, вместе с тем на системы для изменения их состояния необходимо оказывать внешние воздействия.
|
|
|
Виды внешних воздействий. Существует пять основных видов внешних воздействий на системы.
· Тепловое воздействие – изменение температуры системы.
· Механическое – изменение давления, оказываемого на систему.
· Химическое – внешнее изменение состава системы.
· Электромагнитное – воздействие на систему электрическими и магнитными полями.
· Гравитационное – воздействие, оказываемое на системы космическими объектами.
Степень влияния каждого из вида воздействий на фазовые превращения в системе различны. Большинство металлических систем преобразуются при воздействии температуры, принудительно вносимых в систему новых компонентов в условиях внешнего атмосферного воздействия.
Диаграммой состояния или фазовой диаграммой называется зависимость температуры фазовых превращений в системе от состава системы. Диаграмма состояния является научной основой создания новых материалов. В диаграммах в концентрированном виде сосредоточены данные по концентрационным и температурным интервалам существования фаз, температурам превращений, термодинамике взаимодействия исходных и образующихся фаз. Имеется два принципа построения фазовых диаграмм и, в общем виде, зависимостей состав – свойство: принцип соответствия и принцип непрерывности. Имеется также правило Скренемакерса касающееся взаимного расположения ветвей линии ликвидус и правило количества фаз, которые могут находиться в равновесии.
|
|
|
Принцип соответствия. Каждой фазе или комплексу фаз, находящихся в равновесии в системе при данных условиях, на диаграмме состояния соответствует определённый геометрический образ.
Принцип непрерывности. При непрерывном изменении состава образцов их свойства изменяются также непрерывно.
Геометрически диаграмма состояния (синоним термина фазовая диаграмма) представляет собой часть плоскости, ограниченной линиями абсцисс, ординат и линией параллельной оси ординат. По оси абсцисс откладывают атомные, мольные или весовые проценты. По оси ординат и параллельной ей линии откладывается температура. На диаграмме состояния имеется несколько основных видов линий.
Вертикальные линии на диаграмме состояния соответствуют составам исходных компонентов и образующихся фаз.
|
|
|
Линия ликвидус отделяет жидкую фазу от смеси жидких и твёрдых фаз.
Линия солидус отделяет твёрдые фазы от смеси твёрдых и жидких фаз.
Линия сольвус ограничивает растворимость фазы в твёрдом состоянии.
В двухкомпонентной системе поля на диаграмме состояния, ограниченные линиями, отвечают либо гомогенным (однофазным) либо двухфазным системам. Гомогенными являются области расплава фаз (при расслоении поле будет двухфазным) и области твёрдых растворов. Все остальные поля диаграммы отвечают двухфазным состояниям или в зависимости от типа диаграмм многофазным состояниям.
Правило фаз Гиббса. Положение линий и полей на фазовой диаграмме должно полностью соответствовать правилу фаз Гиббса. Читается правило также как пишется.
Ф + С = К + 2
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 873; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!