Двухкомпонентные системы. 
Физическая химия. 
Строительные материалы

Общая (буквенная) диаграмма состояния двухкомпонентной системы приведена на рис. 32.

Все поле диаграммы разделено на ряд областей, соответствующих равновесному существованию определенных фаз, обозначенных в каждом поле. Координатные оси диаграммы — концентрация компонентов, А и В от 0 до 100% каждого и температуры, где t_ant_a — температуры плавления чистых компонентов. Параметр давления (упругость пара) принят за постоянную величину, тогда т = 1, число компонентов К= 2 и число степеней свободы в системе.

Вертикальные линии соответствуют составам с одинаковым содержанием компонентов, горизонтальные линии соответствуют изотермам, веществам, имеющим одну и ту же температуру. Бинарные химические соединения обозначены точками на координате составов А, В, А₂В₂, А₃В₃, А₄В₄. Различают три типа химических соединений:

• — плавящиеся без разложения (конгруэнтно) — А₂В₂, А^;
• — плавящиеся с разложением (инконгруэнтно) — А₃В₃;
• — разлагающиеся в твердом состоянии при изменении температуры — А, В,.

Рис. 32. Основные элементы строения двухкомпонентной системы

Плавленые без разложения означает, что при плавлении кристаллохимического соединения определенного состава образуется только жидкость (расплав) того же состава.

Плавление с разложением — образуется жидкость, и выделяются кристаллы другого соединения, при этом составы, как жидкости, так и образующегося соединения, отличаются от состава исходного соединения.

При высоких температурах диаграмму состояния ограничивают линии ликвидуса.

Линии ликвидуса (от t_a к /_в) показывают состав жидкой фазы, насыщенной при соответствующей температуре по отношению к одной твердой кристаллической фазе, т. е. существующей с ней в равновесии (C₃L = А + Ж; fL₃ = А₄ В₄ + Ж и т. д.). Точки кривых ликвидуса показывают также температуру начала кристаллизации расплава при его охлаждении или температуру конца плавления твердого вещества при его нагревании. Число степеней свободы на линии ликвидуса при Ф = 2 (Ж + Т),/= 3 — Ф = 1.

Под линиями ликвидуса расположены линии солидуса.

Линии солидуса (t_e, е_х е_ъ m, gh, ht_B), точки которого показывают состав твердой фазы или насыщенного твердого раствора, находящегося в равновесии с жидкой фазой (состав которой показывают точки кривой ликвидуса), а также температуру начала плавления твердой фазы при ее нагревании или конца кристаллизации при охлаждении расплава. Солидус может быть представлен ломаной линией (напри- мерfge₃ht_B). Поскольку на линии солидуса также существуют две фазы (Т+Ж),/= 1, то можно говорить о моновариантном состоянии системы. Однофазные области диаграммы (Ф= 1) имеют две степени свободы /= 3 — Ф = 2, т. е. диварианты.

В системе существуют три точки эвтектики (е, е_ъ е₃) и одна точка перитектики (п). В точках эвтектик в равновесии находятся три фазы (одна — жидкость и две — твердые). Температура плавления эвтектического состава всегда ниже, чем у твердых фаз. Число степеней свободы в эвтектической точке при Ф = 3,/= 3 — Ф = 0 — инвариантное (нонвариантное) состояние. Это означает, что система из точки эвтектики не может перейти в другое состояние, т. е. не может изменить свои параметры — температуру и концентрацию, пока не исчезнет хотя бы одна фаза. В точке эвтектики происходит только физический процесс кристаллизации при охлаждении или плавлении, при нагревании. Эти процессы в точке эвтектики начинаются и заканчиваются.

Точку (п) пересечения кривой ликвидуса д/с изотермой /"инконгруэнтного плавления химического соединения А₃В₃, плавящегося с разложением, называют точкой перитектики. В этой точке (я) в равновесном состоянии также три фазы — жидкая в точке (я) и две твердых (А₃В₃ и А₄В₄). В отличие от эвтектики, точка перитектики является точкой химической реакции, и в зависимости от исходного состава кристаллизация в этой точке может закончиться (жидкая фаза исчезнет) или продолжиться дальше (исчезнет одна твердая фаза) до точки эвтектики. Различие между точками эвтектики и перитектики заключается также в том, что первые всегда лежат ниже температур кристаллизации (или плавления) чистых компонентов, а вторые — между указанными температурами.

Эвтектоидная точка (е₃) возникает в системе с ограниченным рядом твердых растворов. Пунктирной штриховкой на диаграмме обозначена область существования ограниченных твердых растворов соединений А₄ В₄ — В.

Изотерма (Ши) называется изотермой полиморфных превращений и разделяет область существования соединения А₃ В, в виде модификаций А₃'В₃' и А₃«В₃».

Ликвация имеет место, если однородная жидкость (расплав) разделяется на две несмешивающиеся жидкости. На кривой ликвидуса появляется линия ликвации (с, с₂с₃).