Курсовая работа по дисциплине «Термодинамика в материаловедении» на тему: «Термодинамический анализ фазовых равновесий в двухкомпонентной системе с полиморфным компонентом A, конгруэнтно плавящимся соединением AB и инконгруэнтно плавящимся соединением AB3» (стр. 5 )

III. Рассмотрим фазовые превращения при охлаждении сплава , содержащего 30% по массе компонента В, остальное А.

1. До температуры охлаждается однофазный жидкий раствор состава (по массе) компонента В, остальное А.

2. В интервале температур из избыточной фазы L начинают образовываться кристаллы α. Проведём дополнительную конноду .Состав жидкости изменяется по линии ликвидуса от точки 9 до точки p1 с концентрациями 30 и 35 % по массе компонента соответственно. Состав выделяющихся кристаллов изменяется по линии солидуса от точки 9` до точки a2 с концентрациями 5 и 8 % по массе компонента соответственно. Кристаллы выделяются по реакции:

3. При температуре фаза и жидкость принимают перитектический состав. При протекании данной реакции происходит выделение кристаллов . Эта реакция проходит с избытком жидкой фазы :

для полного расхода 

в нашем случае  , следовательно жидкая фаза в избытке.

Реакция имеет следующий вид:

4. После завершения перитектической реакции, при температуре из избыточной жидкой фазы начинают выделяться кристаллы . Кристаллы выделяются вплоть до температуры . Состав жидкости изменяется по линии ликвидуса от 35 и 44 % по массе компонента соответственно. Состав выделяющихся кристаллов постоянен (28 % по массе компонента ). Кристаллы выделяются по реакции:

5. При достижении жидкость принимает эвтектический состав и из неё выделяются кристаллы A2B и δ(AB2). Реакция проходит с избытком A2B:

для полного расхода 

в нашем случае  ,

Реакция имеет следующий вид:

6. После завершения эвтектической реакции идёт выделение вторичных кристаллов A2B из . Состав δ меняется по линии ликвидуса от точки до точки с концентрациями 58 и 60 % по массе В соответственно. Состав выделяющихся кристаллов постоянен (28 % по массе компонента ).Процесс идёт вплоть до комнатной температуры:

8.1. Фазы: , A2B

8.2. Количества фаз:

9.1. Структура: A2B+(A2B+д)э+A2BII

9.2. Количества структурных составляющих:

Рассчитаем количества структурных составляющих, исходя из того, что масса данного сплава равна 5 килограммам:

Рис10

6 Построение графических зависимостей изменения относительного количества фаз и процентного содержания компонента В в фазах

от температуры при охлаждении сплава 10 % (по массе) В

из жидкого состояния

       Для построения графических зависимостей нанесем на диаграмму состояния системы А-В сплав содержащий 10 % (по массе) компонента В, смотри рис. 11.

Построение зависимости изменения относительного количества фаз сплава, содержащего 10 % (по массе) компонента В, в зависимости от температуры:

- до температуры 1010°С:

       ,

;

- при температуре 950°С:

,

       ;

- при температуре 850°С:

,

       ;

- при температуре 750°С:

       ,

       ;

- при температуре 730°С:

       ;

;

- при температуре 700°С:

а) до начала метатектической реакции

,

б) после завершения метатектической реакции

- при температуре 600°С:

;

- при температуре 500°С:

а) до начала перитектической реакции

,

;

б) после завершения перитектической реакции

,

,

;

- при температуре 310°С:

,

;

- при t°комн:

       

       На рис. 11 показана зависимость изменения относительного количества фаз от температуры.

Рис11

Построение зависимости изменения процентного содержания компонента В в фазах сплава, содержащего 10 % (по массе) компонента В, в зависимости от температуры:

L – жидкий раствор компонентов А и В друг в друге с неограниченной растворимостью:

- до температуры 1010°С жидкость имеет состав равный 10 % компонента В,

- в интервале температур 1010°С ч 850°С жидкость L меняет свой состав по линии ликвидуса (6n) от 10 % В до 15 % В,

- При температуре 700°С жидкость участвует в метатектической реакции, после протекания которой жидкость в дальнейшем охлаждении до 500°С изменяет свой состав по линии ликвидуса (np1) от 18 до 35 %B. По завершению реакции жидкость полностью кристаллизуется.

г – твердый раствор на основе высокотемпературной модификации компонента А:

- появляется при температуре 1010°С. В интервале температур 1010°С - 850°С твердый раствор г изменяет свой состав по линии солидуса () от 6% В до 10% В,

- в интервале температур  850°С-750°С охлаждается и не изменяет свой состав;

- при температуре 750°С и до температуры 700°С из г начинают выделяться кристаллы б. Состав г изменяется по линии солидуса (8m) от 10% до 12% B;

- при температуре 700°С г участвует в метатектической реакции, по завершению которой данная фаза полностью исчезает.

б – твердый раствор на основе низкотемпературной модификации компонента А:

- появляется при температуре 750°С. В интервале температур 750°С - 700°С твердый раствор б изменяет свой состав по линии трансуса () от 2% В до 4% В,

- При температуре 700°С кристаллы б участвуют в метатектической реакции, после протекания которой б при дальнейшем охлаждении до 500°С изменяет свой состав по линии солидуса ( ) от 4 до 8 %B.

- при температуре 500°С б участвует в перитектической реакции, после протекания которой б при дальнейшем охлаждении до комнатной температуры изменяет свой состав по линии сольвуса ( ) от 8 до 2% B.

- промежуточное инконгруэнтно плавящееся соединение постоянного состава:

- появляется при температуре 500°С в ходе перитектической реакции и в интервале температур 600°С ч 0°С имеет постоянный состав равный 28 % компонента В.

На рис. 12 показана зависимость изменения процентного содержания компонента В фазах от температуры.

Рис12

Список литературы:

«Диаграммы состояния двойных и тройных систем. Фазовые равновесия в сплавах», М.: Машиностроение, 2009. Лекции по курсу «Термодинамика в материаловедении».