Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

17.9: Бінарні сплави

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    76465

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    (Цей розділ трохи вийшов з ладу, і, можливо, краще прочитати після розділу 17.3.)

    Якщо два метали розплавляються разом, а згодом охолоджуються і тверднуть, відбуваються цікаві явища. У цьому розділі ми розглянемо спосіб змішування олова і свинцю. Я роблю це цілком схематично і ідеалізовано. Деталі трохи складніше (і цікавіше!) ніж я їх тут представляю. За детальним описом і більш точними числами читач може звернутися до спеціалізованої літератури, такої як Конституція бінарних сплавів М.Хансена і К.Андерко і її подальше Друге доповнення Ф.А. Шунка. У моєму спрощеному описі я припускаю, що коли олово і свинець розплавляються, дві рідини повністю змішуються, але, коли рідина охолоджується, два метали кристалізуються окремо. Явища схематично проілюстровані на малюнку нижче, який представляє собою графік температури плавлення в порівнянні зі складом сплаву при заданому постійному тиску (одна атмосфера).

    Знімок екрана 2019-07-10 в 5.19.47 PM.png

    Температура плавлення чистого Pb становить 327 ºC

    Температура плавлення чистого Sn становить 232 ºC

    Вивчаючи діаграму, почнемо з верхнього кінця пунктирної лінії, де температура 350 ºC і ми маємо справу з сумішшю 70 відсотків Pb і 30 відсотків Sn (по молю — тобто за відносними числами атомів, а не відносною масою). Якщо ви переглянете визначення фази, компонента та ступенів свободи, а також правило фази Гіббса, з розділу 17.3, ви погодитеся, що існує лише одна фаза і один компонент (немає необхідності говорити мені відсоток Sn, якщо ви вже сказали мені відсоток Pb), і що ви можете варіювати два інтенсивні змінні стану (наприклад, температура і тиск) без зміни кількості фаз.

    Тепер, зберігаючи склад і тиск постійними, рухаємося вниз по ізоплету (тобто вниз пунктирною лінією постійного складу). Навіть після того, як температура нижче 327 ºC, суміш не застигає. Нічого не відбувається, поки температура не складе близько 289 ºC. Нижче цієї температури кристали Pb починають твердіти. Повна крива представляє температуру плавлення або точку затвердіння Pb як функцію складу рідини. Звичайно, у міру затвердіння деяких Pb склад рідини змінюється на один з меншого відсотка Pb, а склад рідини рухається вниз по кривій температури плавлення. Поки рідина знаходиться при температурі і складі, зазначених уздовж цієї кривої, залишається лише одна ступінь свободи (тиск). Не можна змінювати і температуру, і склад без зміни кількості фаз. У міру зниження температури все далі і далі все більше Pb твердне, і склад рідини рухається все далі і далі по кривій вліво, поки не досягне евтектичної точки при температурі 183 ºC і складі 26% Pb. Нижче цієї температури як Pb, так і Sn кристалізуються.

    Якби ми почали зі складу менше 26% Pb, Sn почав би кристалізуватися, як тільки ми досягли кривої лівої руки, і склад рідини рухався по цій кривій вправо, поки не досяг евтектичної точки.

    Нижче ми показуємо подібні (високо ідеалізовані та схематичні) евтектичні криві для Pb-Bi та для Bi-Sn. (Більш точні описи та більш точні цифри дивіться в літературі, наприклад, посилання, наведені вище). Дані для цих трьох сплавів:

    Для чистих металів:

    Температура плавлення

    Пб 327 ºC

    Бі 271

    Нд 232

    Sn-Pb Евтектика 183 ºC 26% Pb

    Pb-Bi Евтектика 125 ºC 56% Bi

    Bi-Sn евтектика 139 ºC 57% Sn