Termodynamika materiálů Fázové diagramy binárních systémů 11. Fázové diagramy binárních systémů  2014 Jindřich Leitner

Fázové diagramy binárních systémů Látková bilance – pákové pravidlo Gibbsovo fázové pravidlo Závislost Gibbsovy energie dvousložkového systému na složení Diagramy G-x a T-x (společné tečny) Úplná mísitelnost (s) Omezená mísitelnost (s) Nemísitelnost (s) Základní typy T-x FD binárních systémů Vliv tlaku FactSage – FD na webu 2014

Pákové pravidlo (binární systém) POZOR na sloučeniny !!! 2014

Pákové pravidlo (binární systém) 2014

Gibbsovo fázové pravidlo Dvousložkový systém (N = 2), v rovnováze koexistuje F fází Proměnné: Molární zlomky xA v každé fázi (celkem F ) Teplota a tlak (celkem 2) Podmínky rovnováhy: Rovnost chemických potenciálů (celkem 2 (F – 1)) Počet stupňů volnosti: v = F + 2 – 2(F – 1) = 4 – F Maximální počet koexistujících fází (v = 0): Fmax = 4 Fmax[p] = 3 Fmax[p,T ] = 2 2014

Systém A-B, složení xA, xB Závislost Gibbsovy energie na složení (binární substituční roztok – úplná mísitelnost) Systém A-B, složení xA, xB G(A) = -10 kJ/mol, G(B) = -20 kJ/mol, T = 2000 K,  = 50 kJ/mol 2014

Systém A-B, složení xA, xB Závislost Gibbsovy energie na složení (binární substituční roztok – omezená mísitelnost) Systém A-B, složení xA, xB G(A) = -10 kJ/mol, G(B) = -20 kJ/mol, T = 2000 K,  = 50 kJ/mol 2014

Diagramy G –xA a T –xA Úplná mísitelnost v (l) i (s) fázi liquidus solidus G(A) = -10 kJ/mol, G(B) = -20 kJ/mol, T = 1500 K, ideální chování obou fází HF(A) = 90 kJ/mol, TF(A) = 1800 K, HF(B) = 70 kJ/mol, TF(B) = 1400 K 2014

Úplná mísitelnost v kapalném i pevném stavu 2014

Úplná mísitelnost v kapalném i pevném stavu - společné minimum 2014

Úplná mísitelnost v kapalném stavu - omezená mísitelnost v pevném stavu 2014

Diagramy G –xA a T –xA Omezená mísitelnost v (s) fázi – eutektická přeměna G(A) = -10 kJ/mol, G(B) = -20 kJ/mol, T = 1500 K, ideální chování obou fází HF(A) = 90 kJ/mol, TF(A) = 1800 K, HF(B) = 70 kJ/mol, TF(B) = 1400 K 2014

Omezená mísitelnost v pevném stavu - eutektická přeměna (1) Eutektická reakce L  S1 + S2 2014

Omezená mísitelnost v pevném stavu - eutektická přeměna (2) 2014

Diagramy G –xA a T –xA Omezená mísitelnost v (s) fázi – peritektická přeměna G(A) = -10 kJ/mol, G(B) = -20 kJ/mol, T = 1500 K, ideální chování obou fází HF(A) = 90 kJ/mol, TF(A) = 1800 K, HF(B) = 70 kJ/mol, TF(B) = 1400 K 2014

Omezená mísitelnost v pevném stavu - peritektická přeměna (1) Peritektická reakce L + S2  S1 2014

Omezená mísitelnost v pevném stavu - peritektická přeměna (2) 2014

Omezená mísitelnost v kapalném stavu - monotektická přeměna Monotektická reakce L1  S + L2 2014

Více strukturních modifikací – polymorfie, alotropie BCC BCC HCP HCP FCC FCC BCC HCP 2014

Eutektoidní přeměna 2014

Peritektoidní přeměna 2014

Monotektoidní přeměna 2014

Tvorba stechiometrických sloučenin 2014

Tvorba stechiometrických sloučenin 2014

Tvorba nestechiometrických intermediálních fází 2014

Invariantní reakce (přeměny) Metatectic Syntactic 2014

Invariantní reakce (přeměny) Metatectic Syntactic Ca-Li, Ce-Ag, Hf-Ni, La-Ag Ga-I, Na-Zn, Pb-I 2014

Vliv tlaku Vliv tlaku na GF resp. Gtr čistých látek Vliv tlaku na GE roztoků 2014

Vliv tlaku 2014

FactSage – 11/2014 http://www.factsage.com/ 2014

FactSage/Database documentation Ag-Cu http://www.factsage.com/ 2014

SGTE 2010 Noble Metal Alloy Phase Diagrams http://www.factsage.com/ 2014

FactSage/Fact-Web http://www.factsage.com/ 2014

FactSage/Fact-Web http://www.factsage.com/ 2014

Literatura Bergeron C.G., Risbud S.H.: Introduction to Phase Equilibria in Ceramics, ACerS, 1984. Levin E.M. et al.: Phase Diagrams for Ceramists, ACerS, 1956 - … Massalski T.B. et al.: Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd.Ed., ASM 1990. Predel B.: Phase Equilibria of Binary Alloys (CD), Springer, Berlin-Heidelberg 2003. http://www.vscht.cz/ipl/termodyn/uvod.htm 2014