Termodynamika materiálů Fázové diagramy binárních systémů

Prezentace na téma: "Termodynamika materiálů Fázové diagramy binárních systémů"— Transkript prezentace:

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

2 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

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

4 Pákové pravidlo (binární systém)
2014

5 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

6 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

7 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

8 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

9 Úplná mísitelnost v kapalném i pevném stavu
2014

10 Úplná mísitelnost v kapalném i pevném stavu - společné minimum
2014

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

12 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

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

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

15 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

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

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

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

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

20 Eutektoidní přeměna 2014

21 Peritektoidní přeměna
2014

22 Monotektoidní přeměna
2014

23 Tvorba stechiometrických sloučenin
2014

24 Tvorba stechiometrických sloučenin
2014

25 Tvorba nestechiometrických intermediálních fází
2014

26 Invariantní reakce (přeměny)
Metatectic Syntactic 2014

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

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

29 Vliv tlaku 2014

30 FactSage – 11/2014 2014

31 FactSage/Database documentation
Ag-Cu 2014

32 SGTE 2010 Noble Metal Alloy Phase Diagrams
2014

33 FactSage/Fact-Web 2014

34 FactSage/Fact-Web 2014

35 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, … 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. 2014