Диаграммы плавкости бинарных систем с образованием химического соединения, плавящегося инконгруэнтно

Часто химическое соединение, образованное компонентами А и В, распадается до того, как будет достигнута его точка плавления. Плавление, при котором состав кристаллической фазы не совпадает с составом расплава, называется инконгруэнтным. В этом случае химическое соединение может существовать только в соприкосновении с расплавом, содержащим избыток одного из компонентов. На кривой ликвидуса вместо максимума появляется точка перегиба. Диаграммы состояния подобного типа называют диаграммами состояния со скрытым максимумом.

Рассмотрим диаграмму состояния системы с инконгруэнтной точкой плавления (рис. 10.8). Линия dD отвечает составу образовавшегося химического соединения D. Участок пунктирной кривой сdl практически неосуществим, так как при температуре выше t_c химическое соединение неустойчиво и распадается на две фазы: расплав состава x_c (x_c < x_d) и кристаллы В. Точка с не является точкой плавления: в ней состав расплава (x_c) отличен от состава твёрдой фазы (x_d). Поэтому ее называют точкой превращения или перитектической точкой. В точке с система условно инвариантна

,

так как в ней сосуществуют три фазы (расплав, кристаллы D и В).

Из всех расплавов, точки составов которых располагаются на кривой от точки е (эвтектики) до точки с (перитектической), кристаллизуется химическое соединение D. Если состав системы x_i, то процесс выделения кристаллов В по линии bc будет завершаться при t_с с образованием химического соединения D и исчезновением кристаллов B. Дальнейшее

Рис. 10.8. Диаграмма плавкости бинарной системы с образованием

химического соединения D, плавящегося конгруэнтно

охлаждение системы состава x_i до температуры t_e приводит к кристаллизации тонкой эвтектической смеси из А и D наряду с образовавшимися ранее крупными кристаллами D. Если же охлаждается расплав состава x_j, то образование D при t_с будет сопровождаться уменьшением числа образовавшихся при t > t_с кристаллов B за счёт перехода некоторой их части в расплав. При охлаждении системы состава x_j ниже t_с из расплава наряду с кристаллами В будут выделяться кристаллы D.

Примерами систем с одним инконгруэнтно плавящимся соединением являются системы K – Na, Au – Sb и C₆H₅I – SbCl₃.

Относительные количества кристаллизующихся веществ при рассмотрении различных диаграмм плавкости вычисляются по правилу рычага. Диаграмма равновесия позволяет определять не только число фаз и степеней свободы в некоторой фигуративной точке, но и состав системы, т. е. относительные количества фаз, сосуществующих в гетерогенной системе при равновесии. Так, например, система, представленная точкой h на рис. 10.9 и имеющая валовый состав x_h, состоит из двух равновесных фаз: расплава состава x_r и кристаллов чистого компонента A. Согласно правилу рычага массы (химические количества) расплава n_ж и твёрдой фазы n_тв относятся как длины противоположных плеч рычага:

.

Для случая, представленного на рис. 10.9, масса расплава больше массы кристаллов компонента А.

Рис. 10.9. Применение правила рычага к диаграммам

состояния двухкомпонентных систем.