Материал: 2018_02_15_01

Задача 6.1

На основании температур начала кристаллизации двухкомпонентной системы:

1) постройте диаграмму фазового состояния (диаграмму плавкости)

системы А —В ( по данным табл. 6.1);

2) обозначьте точками: I—жидкий расплав, содержащий а %

(табл. 6.2) вещества А при температуре T1; II — расплав, содержащий а %

36

вещества А, находящийся в равновесии с кристаллами химического соединения; III — систему, состоящую из твердого вещества А,

находящегося в равновесии с расплавом, содержащим b % (см. табл. 6.2)

вещества А; IV — равновесие фаз одинакового состава; V — равновесие трех фаз;

3)определите состав устойчивого химического соединения;

4)определите качественный и количественный составы эвтектик;

5)вычертите все типы кривых охлаждения, возможные для данной системы, укажите, каким составам на диаграмме плавкости эти кривые соответствуют;

6)в каком фазовом состоянии находятся системы, содержащие с, d,

e % (см. табл. 6.2) вещества А при температуре T1? Что произойдет с этими системами, если их охладить до температуры T2?

7) определите число фаз и число условных термодинамических сте-

пеней свободы системы при эвтектической температуре и молярной доле компонента А 95 и 5 %;

8)при какой температуре начнет отвердевать расплав, содержащий

с% вещества А? При какой температуре он отвердеет полностью? Каков состав первых кристаллов?

9)при какой температуре начнет плавиться система, содержащая d

% вещества А? При какой температуре она расплавится полностью?

Каков состав первых капель расплава?

10)вычислите теплоты плавления веществ А и В;

11)какой компонент и сколько его выкристаллизуется из системы,

если 2 кг расплава, содержащего а % вещества А, охладить от Т1 до Т2?

Решение задачи 6.1

1. По данным табл. 6.1 построим диаграмму плавкости (рис. 6.1).

37

Рис. 6.1. Диаграмма плавкости системы CdCI2 – TICI

2. Обозначим точками: I—жидкий расплав, содержащий 42 мол. % (табл. 6.2) CdCI2 при температуре 773 К; II — расплав, содержащий

42 мол. % CdCI2, находящийся в равновесии с кристаллами химического соединения; III — систему, состоящую из твердого вещества CdCI2,

находящегося в равновесии с расплавом, содержащим 80 мол. % CdCI2; IV — равновесие фаз одинакового состава; V — равновесие трех фаз.

3. Из диаграммы плавкости следует, что в системе существует одно устойчивое химическое соединения следующего состава:

50 мол. % CdCl2 + 50 мол. % TlCl.

Запишем формулу соединения в более привычной форме: CdCl2∙TlCl

или CdTlCl3.

4. Определяем качественный и количественный состав эвтектик.

Выше линии ликвидуса AЭBСD система полностью состоит из расплава.

Ниже линии ликвидуса система представляет собой расплав и кристаллы.

При температуре ниже температуры эвтектической точки (570 K) система представляет собой только смесь кристаллов. В системе присутствует одно устойчивое соединение, плавящееся конгруэнтно (табл. 6.3).

38

Эвтектика Э1 имеет состав: расплав, содержащий 28 мол .% CdCl2,

и кристаллы CdCl2 и CdTlCl3 постоянного состава.

Эвтектика Э2 имеет состав: расплав, содержащий 68 мол. % CdCl2,

и кристаллы CdTlCl3 и CdCl2.

Таблица 6.3

Качественный и количественный состав эвтектик

5. Построим все типы кривых охлаждения (рис. 6.2), возможные для данной системы, и покажем, каким составам на диаграмме плавкости эти кривые соответствуют:

Рис. 6.2. Типы кривых охлаждения

39

6. Определим, в каком фазовом состоянии находятся системы,

содержащие 10, 40 и 90 мол. % (см. табл. 6.2) вещества CdCl2 при температуре 773 К ( рис. 6.3).

c1

600

550

500

мол.% CdCl2

Рис. 6.3. К ответам на вопросы п. 6

Смеси составов 10 и 40 мол. % при 773 K представляют собой расплавы. Смесь состава 90 мол. % CdCl2 при этой температуре представляет собой смесь расплава, содержащего 85 мол. % CdCl2, и

кристаллы CdCl2.

При охлаждении смеси состава 10 мол. % до 643 К выпадают кристаллы CdCl2 (точка c1) и имеется расплав состава 12 мол. % CdCl2;

при охлаждении смеси состава 40 мол. % (точка d1) выпадают кристаллы

CdTlCl3 и имеется расплав состава 36 мол. % CdCl2. При охлаждении смеси состава 90 мол. % получается смесь кристаллов CdCl2 и расплав состава 85 мол. % CdCl2 (точка e).

40