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  2011 Jindřich Leitner

2 Fázové diagramy binárních systémů
Gibbsovo fázové pravidlo Závislost Gibbsovy energie dvousložkového systému na složení Diagramy G-xA a T-xA (společné tečny) Úplná mísitelnost (s) Omezená mísitelnost (s) Nemísitelnost (s) Základní typy FD binárních systémů

3 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: Fmax = 4 (v = 0) Fmax[p] = 3 (v = 1) Fmax[p,T ] = 2 (v = 2)

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

5 Pákové pravidlo (binární systém)

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

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

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

9 Úplná mísitelnost v kapalném i pevném stavu

10 Úplná mísitelnost v kapalném i pevném stavu - společné minimum

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

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

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

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

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

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

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

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

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

20 Eutektoidní přeměna

21 Peritektoidní přeměna

22 Monotektoidní přeměna

23 Tvorba stechiometrických sloučenin

24 Tvorba stechiometrických sloučenin

25 Tvorba nestechiometrických intermediálních fází

26 Invariantní reakce (přeměny)
Metatectic Syntactic

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

28 FactSage

29 FactSage/Database documentation
Ag-Cu

30 SGTE 2010 Noble Metal Alloy Phase Diagrams

31 FactSage/Fact-Web

32 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.