Используя таблицу постройте диаграмму состояния Pb - Sb

1. Диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью в твердом состоянии.
2 компонента:
A – температура плавления компонента A
B – температура плавления компонента B
2 фазы:
L – жидкость
β – кристаллы твердого раствора
ACB – ликвидус
ADB – солидус
2. a) Структура сплава 60%В при Т= 200°C – точка M.
PM – жидкость: 21% B => 79% A. Cж= 21% B+ 79% A
MQ – кристаллы твердого раствора: 50% B => 50% A. Cтв= 50% B+ 50% A
Qж= (MQ/PQ)·100% = (50-30)/(50-21)·100% = 69%
Qтв= 100%-69% = 31% (Или: (PM/PQ)·100% = (30-21)/(50-21)·100% = 31%)
b) химический состав сплава по структуре Qβ= 40%, Qж= 60% при Т= 300°C – точка F.
Qβ/Qобщ= RF/RS = 40%/100%RF/(78-50) = 40/100RF ≈11
B = 50+11=61% => A = 39%
Cсплава= 61%B + 39%A
Cβ= 78%B + 22%A
Cж= 50%B + 50%A
3. Кривая охаждения для сплава 90%В – a
4. Число степеней свободы для сплава с 10%В при Т= 300°C – точка N.
C = 2-1+1 = 2 (компоненты (A, B) – фазы (жидкость) + 1)
Контрольные вопросы:
Дайте определение следующим понятиям: компонент, фаза, структура.
Охарактеризуйте типы сплавов и условия их образования.
Какую информацию о сплавах дают диаграммы состояния?
Дайте определение линиям: ликвидус и солидус, что показывают эти линии на диаграммах состояния?
Дайте определение доэвтектическим, эвтектическому и заэвтектическим сплавам.
Дайте определение понятиям:
Компоненты — простые вещества (часто это химические элементы), образующие сплав. При сплавлении все компоненты сплава первоначально находятся в жидком состоянии; при спекании, по крайней мере, один из компонентов находится в твердом состоянии. Сплавы могут состоять только из металлов, например латуни — это сплавы двух металлов: меди и цинка, или металлов и неметаллов, так, наиболее распространенные в технике материалы — стали и чугуны являются сплавами железа и углерода. Строение металлического сплава более сложное, чем у чистого металла.
Фазой называют однородную по химическому составу, кристаллическому строению и свойствам часть системы, отделенную от ее других частей поверхностью раздела. Однофазной системой является, например, однородная жидкость, твердый чистый металл; двухфазной – механическая смесь двух видов кристаллических веществ.
Структура (от лат. structura — строение, расположение, порядок) — взаимное расположение и связь составных частей (элементов) или внутреннее устройство материала или какой-либо другой целостной материальной системы (атома, молекулы, материала и т.д.).
ОХАРАКТЕРИЗУЙТЕ ТИПЫ СПЛАВОВ И УСЛОВИЯ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ.
ц Чистые металлы в большинстве случаев не обеспечивают необходимого комплекса механических, технологических и функциональных свойств и поэтому применяются редко. В большинстве случаев в технике используют сплавы.
Сплавы – важные вещества, получаемые сплавлением или спеканием двух или нескольких элементов периодической системы, называемых компонентами. Сплав считается металлическим, если его основу (свыше 50 % по массе) составляют металлические компоненты. Металлические сплавы обладают более высокими прочностными и др. механическими свойствами по сравнению с чистыми металлами.
Рис. 1. Микроструктура смеси (схема)
Металлическим сплавом называют материал, состоящий из двух или более компонентов и обладающий свойствами, характерными для металлов. Сплавы создаются в результате расплавления, спекания исходных компонентов и другими методами [7]. Необходимым процессом получения сплава является диффузия элементов в твердом, жидком или газообразном состоянии. Диффузия осуществляется путем взаимного проникновения частиц каждого из компонентов сплава с образованием новых однородных тел, называемых фазами.
В зависимости от природы сплавляемых компонентов сплавы, взаимодействуя друг с другом, могут образовать различные по строению и свойствам продукты . Характер взаимодействия компонентов при сплавлении зависит от их положения в табл. Д.И. Менделеева, особенностей строения электронных оболочек их атомов, типов и параметров их кристаллических решеток, соотношения температур их плавления, атомных диаметров и др. факторов.
Компоненты при сплавлении могут образовывать смеси зерен с пренебрежимо ничтожной взаимной растворимостью, а также неограниченно или частично растворяться друг в друге и образовывать химические соединения. [3 с 519]
1 – смеси – компоненты, не способные к взаимному растворению в твердом состоянии и не вступающие в химическую реакцию с образованием соединения (рис. 1).
Смеси состоят из чистых зерен обоих компонентов, сохраняющих присущие им типы кристаллических решеток и прочностные свойства. Механические свойства таких сплавов зависят от количественного соотношения компонентов, от размеров и формы зерен и соединения их границ.
2 – химическое соединение представляет собой зерна со специфической кристаллической решеткой, отличной от решеток обоих компонентов. При образовании химического соединения соотношение чисел атомов элементов соответствует стехиометрической пропорции, что выражается формулой АпВт. - связь между атомами в них сильнее и жестче металлической. Поэтому они являются очень твердыми и хрупкими веществами.
Химическое соединение характеризуется определенной температурой плавления, скачкообразным изменением свойств при изменении состава. Если химическое соединение образуется только металлическими элементами, то в узлах решеток располагаются положительно заряженные ионы, удерживаемые электронным газом – возникает металлическая связь.
При образовании химического соединения металла с неметаллом возникает ионная связь. В результате взаимодействия элементов в этом случае атом металла отдает электроны (валентные) и становится положительным ионом, а атом металлоида принимает электроны на свою внешнюю оболочку и становиться отрицательным ионом. В решетке химического соединения такого типа элементы удерживаются электростатическим притяжением.
Если образующиеся в сплавах химические соединения оказываются стойкими веществами, не диссоциирующими при нагреве вплоть до температуры плавления, то их принято рассматривать в качестве самостоятельных компонентов, способных образовывать сплавы с компонентами сплава. [4 с 353]
3 – твердый раствор образуется при растворении компонентов друг в друге, является однофазным, состоит из одного вида кристаллов, имеет одну кристаллическую решетку.
При образовании твердого раствора сохраняется решетка одного из компонентов, этот элемент называется растворителем. Атомы растворенного вещества искажают и изменяют средние размеры элементарной ячейки растворителя.
Если атомы растворимого компонента В замещают в узлах решетки атомы компонента-растворителя А, то образующийся раствор называется твердым раствором замещения. Твердые растворы замещения могут быть ограниченные и неограниченные. Неограниченные твердые растворы образуются, если компоненты имеют одинаковую кристаллическую решетку и одинаковый атомный радиус. Ограниченные твердые растворы образуются, если компоненты имеют одинаковую кристаллическую решетку, а атомные радиусы разнятся.
При образовании твердых растворов внедрения атомы растворенного вещества С располагаются между атомами А в кристаллической решетке растворителя