8-diagrame ternare
TRANSCRIPT
Cursul 8
DIAGRAME DE ECHILIBRU TERMIC
FAZAL
SISTEME TERNARE
e2E
e1
e3A C
B
TA
TC
TB
e1 e2
ETE
e3
I. SISTEM TERNAR ELEMENTARReprezentare în coordonate T-x
• ST → 3 sisteme binare (SB) AC: e1BC: e3AB: e2
• Pentru fiecare sistem binar avem un plan perpendicular pe planul ∆ABC cu e1, e2 şi e3;
• Punctul E se plasează pe verticala din punctul E € ∆ABC.
• Curbe liquidus binare TAe1, TCe1TCe3, TBe3TBe2, TAe2
• Curbe liquidus ternare: e1E, e2E, e3E• Suprafaţa liquidus ternară: constituită din trei porţiuni,
fiecare pornind dintr-un maxim şi desfăcându-se către eutecticele SB care conţin componenţii respectivi:
TAe1e2ETBe2e3E TCe1e3E
⇒ se unesc în E (punct de minim)⇒ se unesc două câte două după curbele liquidus
ternare: TAe1e2E TBe1e2E = e1E
I. SISTEM TERNAR ELEMENTARReprezentare în coordonate T-x
∩
e2E
e1
e3A C
B
Mr
TA
TC
TB
e1 e2
E
TM
Tr
TE
Lr
LM
e3
I. SISTEM TERNAR ELEMENTARReprezentare în coordonate T-x
• M cristalizareaT>TM: liq (M) TM - Tr: A + liq (lM – lr)Tr – TE: A + C + liq (lr – lE)TE: A + C + B + liq E V=OT< TE: A + B + C
I. SISTEM TERNAR ELEMENTARTrasee de cristalizare / topire
A B
C
e3 e2
e1
E
C
A
B
I. SISTEM TERNAR ELEMENTARReprezentare în coordonate de
compoziţie
Câmp de cristalizare primară
I. SISTEM TERNAR ELEMENTARIzoterme
1100
B
C
e3 e2
e1
1100600
700
800
900
100060
070
080
090
0
1000
E
C
A
B
700
8009001000
600
1100
A
80
60
40
20 80
60
40
A B100 80 60 40 20 0
100
C
20
M
%A
%C%B
I. SISTEM TERNAR ELEMENTARDeterminarea compoziţiei unui amestec ternar
%C%A
%B
%C%B %A
0
0 100
A B
C
e1
e3 e2
M1
M3
M2
E
r2
r1
C
A
B
I. SISTEM TERNAR ELEMENTARTrasee de topire / cristalizare
● M1 – cristalizare
T > TM1liq (M1)
TM1– Tr1
A+liq(M1 → r1)
Tr1– TE A+C+liq(r1 → E)
TE A+B+C+liq E
T < TE A+B+C
● M2 – topire
T < TE A+B+C
TE A+B+C+liq E V=0
TE – Tr2A+B+liq(E → r2)
Tr2– TM2
A+liq(r2 → M2)
T > TM2liq (M2)
● M3 – cristalizare
T > TM3 liq (M3)
TM3– TE3
A+liq(M3 → E)
TE A+B+C+liq E
V=0
T < TE A+B+C
A B
C
e1
e3 e2
M4
E
r4
C
A
B
M5
I. SISTEM TERNAR ELEMENTARTrasee de topire / cristalizare
M4 Topirea• T< TE: A+B+C• TE –Tr4: B+C+liq (E –lr4)• Tr4--TM4: B+liq (lr4 – lM4)• T> TM4: liq(M4)
M5 Cristalizarea• T> TM5: liq(M5)• TM5 -TE: C +A+liq (lr5 – E)• TE: C+A+B+liq E• T<TE: C+A+B
A
C
B
A B
C
liq L1
liq r
AT1
Tr
e2 e1
e3
M
L1
r
E
P’ P
I. SISTEM TERNAR ELEMENTARRELATII CANTITATIVE – PERIOADA PRIMARA
DE SOLIDIFICARE
A
Tratamente termice: – Răcire la echilibru termodinamic: masa solidificată va fi
constituită din cristale de A, B, C în procentecorespunzătoare componenţilor amestecului respectiv.
– Răcire rapidă: echilibrul termodinamic este întrerupt într-oanumită fază a procesului de solidificare → cristalizare primară, secundară.
– La solidificarea topiturii se obţine fază vitroasă deoarece o parte din componenţii sistemului nu apucă să cristalizeze.
Se întrerupe echilibrul termodinamic la T1, când faza liq. în echilibru cu cristale de A are compoziţia L1 → în faza de cristalizare primară.•Masa M este constituită din A + B + liq. L1, M € ∆AL1B•Cantitatea de:
- liq.: proporţională cu segmentul AM- A : proporţională cu segmentul ML1
•Unim L1 cu B şi ducem o paralelă la L1B din M, care intersectează AB în P.
– segm. BP = % A– segm. Ap = % liq. L1
Se intrerupe echilibrul termodinamic la Tr – analog.
I. SISTEM TERNAR ELEMENTARRELATII CANTITATIVE – PERIOADA PRIMARA DE
SOLIDIFICARE
A
C
B
A B
C
e2 e1
e3
M
r
E
L2
BB
B
AA
A
b2 bE b a pE p2T2
TE
Solidificarecompletă
liq L2liq E
C
SISTEM TERNAR ELEMENTARRELATII CANTITATIVE – PERIOADA SECUNDARA DE
SOLIDIFICARE
Se întrerupe echilibrul termodinamic la T2, când faza liq. în echilibru cu cristale de A are compoziţia L2 → în faza de cristalizare secundară.• Masa M este constituită din A + B + liq. L2, M € ∆AL2B• Se duce o paralelă din M la latura opusă lui B (AL2) care intersectează AB în b2. Se duce o paralelă din M la latura opusă lui A (BL2) care intersectează AB în p2.
– segm. Ab2 = % B– segm. Bp2 = % A– segm. b2p2 = % liq. L2
Se întrerupe echilibrul termodinamic la TE, când faza liq. în echilibru cu cristale de A şi B are compoziţia LE → în faza de cristalizare terţiară.• Masa M este constituită din A + B + liq. LE, M € ∆ALEB• Se duce o paralelă din M la latura opusă lui B (ALE) care intersectează AB în bE. Se duce o paralelă din m la latura opusă lui A (BLE) care intersectează AB în pE.
– segm. AbE = % B– segm. BpE = % A– segm. bEpE = % liq. LE
Prin solidificarea de echilibru a masei M: • Prin M ducem parelele la laturile ∆ABC. • Cantitatea de:
– A: proporţională cu segmentul aB– B: proporţională cu segmentul Ab– C: proporţională cu segmentul ab
I. SISTEM TERNAR ELEMENTARRELATII CANTITATIVE – PERIOADA SECUNDARĂ DE
SOLIDIFICARE
II. SISTEM TERNAR CU COMPUS BINAR CONGRUENT
B
C
e4
e3
e1 e2AmBn
E1 E2
B
C
AM
AmBn
e5
900
700
900
700
500
500
700
A
III. SISTEM TERNAR CU COMPUS BINAR INCONGRUENT
TOPIRE SI CRISTALIZARE FARA RESORBTIE
● M1 – cristalizare
T > TM1 liq (M
1)
TM1– Tr1
AB+liq(M1 – r1)
Tr1– TE2
AB+B+liq(r1 – E2)
TE2AB+B+C+liq E2
● M3 – cristalizare
T > TM3 liq (M3)
TM3– Tr3
C+liq(M3 – r3)
Tr3– TE2
C+AB+liq(r3 – E2)
TE2AB+C+B+liq (E2)
T < TE2AB+B+C
r3
B
C
A
B
e4
e3
g1 e2AmBn
G1
E2
AmBn
r1
M1
M3
C
A
A B
C
AB
C
e4
e3
g1 e2AmBn
G1
E2
AmBn
r2
M2
III. SISTEM TERNAR CU COMPUS BINAR INCONGRUENT
TOPIRE SI CRISTALIZARE CU RESORBTIE PARTIALA
● M2 – topire
T < TG1 A+AB+C
TG1A+AB+C+liq G1
V=0 AB ⇋ A+liq G1
TG1– Tr2
A+C+liq(G1 – r2)
Tr2– TM2
A+liq(r2 – M2)
T > TM2liq (M2)
A B
C
A
B
C
I II
e4
e3
g1 e2AmBn
G1
E2
AmBn
w4
v4
M4 r4
III. SISTEM TERNAR CU COMPUS BINAR INCONGRUENT
CRISTALIZARE CU RESORBTIE TOTALA
● M4 – cristalizare
T > TM4 liq (M4)
TM4– Tr4
A+liq(M4 → r4)
Tr4– Tv4
A+AB+liq(r4 → v4)
(A+liq ⇋ AB) resorbtie totala A
Tv4– Tw4
AB+liq(v4 → w4)
Tw4– TE2
AB+B+liq(w4 – E2)
TE2AB+B+C+liq E2 (V=0)
T < TE2AB+B+C
A B
C
B
C
e4
e3
g1 e2AmBn
G1
E2
AmBn
III. SISTEM TERNAR CU COMPUS BINAR INCONGRUENT
ZONELE DE RESORBTIE
A
RP(A)
RT(A)
RP(A) – resorbtie partiala a compusului A
RT(A) – resorbtie totala a compusului A
A
B
C
700
500600
700
600
500
700
60050
0
A
C
B
III
I
II
e1
e3e2
e4
e5e6
E3E2
E1
ABC
500600
ABC
IV. SISTEM TERNAR CU COMPUS TERNAR CONGRUENT