Сольвус » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Сольвус

15.06.2021

Термодинамический анализ кривой сольвуса (геометрического места точек максимальной растворимости в твердом состоянии в обогащенной алюминием фазе) более сложен, чем для кривых ликвидуса и солидуса. При использовании солидуса предполагается значительное отклонение от идеального состояния. При рассмотрении двухфазного равновесия между а-твердым раствором и интерметаллическим соединением (обычной ситуации для стареющих сплавов) имеем uaB = ubB, aaB = aвB. Сделав определенные допущения (ааВ = ауВХаВ, где уаВ — коэффициент активности по закону Генри, не зависящий от температуры и состава, и авВ = XвВ в идеальном растворе), в соответствии с данными работы получим

где ASv,a-B — относительное колебательное изменение энтропии, соответствующее периоду 1 грамм-молекулы вещества В из чистого состояния в а; АНаВ — относительное частичное изменение молярной энтальпии при переходе В —> а.

Уравнение (10) очень сходно с зависимостью, выраженной уравнением (7).

Принимая, что в-фаза очень стабильна и ее концентрация в В такова, что ХвВ не зависит от температуры и близка к 1, приведенную выше закономерность можно выразить в виде графика изменения 1/Т в зависимости от log XаВ.

Графиком является прямая линия с углом наклона, равным -2,303 R/АНаВ, отсекающая на оси концентраций отрезок, равный ASv,aB/2,303 R. На рис. 2.8 показаны полученные этим способом графики для большого числа элементов, образующих твердые растворы с алюминием. Имеется хорошая сходимость для переходных металлов, а при более высоких концентрациях для кремния и меди. В общем случае чем больше величина АНaB, тем выше ASv,aB. Наибольший вклад в энтальпию раствора вносит энергия деформации кристаллической решетки; это связано с уменьшением локальной частоты колебаний, что в свою очередь приводит к повышению энтропии раствора. В табл. 2.2 даны экспериментальные значения для AНaB.

Энергия деформации кристаллической решетки а зависит от различия в радиусах растворяемого вещества и растворителя. Мерой деформации является изменение параметра решетки при изменении концентрации раствора; эти данные также приведены в табл. 2.2. При отсутствии устойчивого соединения образование твердых растворов возможно только в том случае, если разница в атомных радиусах составляет < 15 %. В табл. 2.2. приведены также значения увеличения электросопротивления из расчета на 1 % (ат.) вещества. Эти значения могут изменяться в широком интервале, что связано с разницей в строении внешней электронной оболочки.

Тройные сплавы, состав которых находится на разрезе Al — двойная или тройная фаза точного стехиометрического состава, можно анализировать как псевдобинарные системы с использованием константы равновесия. В общем случае для двухкомпонентной фазы в = BnCn, как, например, Mg2Si и MgZn2

Если коэффициенты активности в а постоянные, можно определить K' = (ХaB)n(ХaB)m. Используя уравнение (10), можно подсчитать

где AHaв — энтальпия растворения в в а.

На рис. 2.9 показаны графики равновесного сольвуса, полученные с помощью уравнения (11); представленные на этом рисунке результаты имеют хорошую сходимость. Указанный принцип может быть использован и для сплавов с фазами нестехиометрического состава, поскольку K' является постоянной для любой отдельной температуры. Для определения K' используют следующее уравнение:

Таким образом, в логарифмических координатах зависимость XаВ от XаС для любой температуры должна быть линейной с наклоном прямой, равным — m/n. Примером являются графики рис. 2.10 для системы Al-Mg-Zn. По изотермам lgXaMg-lg XaZn видно отчетливое изменение угла наклона графиков при изменении стехиометрического состава равновесной фазы. Отклонения от предполагаемого угла наклона, равного -2 для линии сольвуса MgZn2, связано, вероятно, с систематическим отклонением от идеального раствора с увеличением концентрации цинка.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: