Файл: Бунин К.П. Анализ фазовых равновесий и кристаллизации металлических сплавов учеб. пособие по курсу Металлография.pdf

-°I27 -

стояние стабильного равновесия. Лабильное равновесие, характери­ зующееся максимумом термодинамического потенциала неустойчиво. Не­ большое отклонение от н "-о вызывает переход системы в состояние стабильного или метастабк :ьного равновесия.

Все -ри равновесия мокло представить схематически на рис. 72. Стабильное равновесие характеризуется минимальным значением тер­ модинамического потенциала 1<$£сг /, лабильное /о8*?$/ •* максимальннг метастабильное - промежуточным /<£?/wr/.

Переход от метастабильного равновесия к стабильному требует

энер1 и активации, равной 3£/ю£~£&0:. Эти типы термодинамического равновесия можно сопоставить с механическими моделями (рис. 7 S ) ,

для кс.орых наиболее устойчивым /стабильным/ является состояние с минимальной потенциальной энергией.

Уопвием любого термодинамического равновесия я вляется ра­ венство химических потенциалов атомов в сосуществующих фазах, т.е.

(28)

Равенство химических потенциалов в сосуществующих фазах обеспечивает скомпенсированность межфазного обмена атомами дан­ ного компонента, благодаря чему фазовый состав системы не меня­ ется.

Рассмотрим примеры многофазных равновесий в одно,- двуг - и трехкомпонентных системах.

d однокомпонентной системе двухфазное равновесие реализует­ ся, наотимер, в точке плавления /1^ / или в точке кипения /Тк/. на шс. 74 приведена температурная зависимость термодинамическо­ го потенциала кристаллического, жидкого и газообразного металла

при давлении вше тройной точки. При Т ниже 1т стабильна крис­

таллическая фаза, поскольку атомы кристаллов обладает в этих

УСЛОВИЯХ минимальным значением химического потенциала. При Т ви­

весие имеет место и при Т кип., когдаJLt#c= JU-r ; при этой тем-

лерат„ ре в равновесии сосуществуют жидкость и газ.

Переходы кристаллов в жидкость и жидкости в газ связаны с повышением энтропии /рис. 75/. Эти переходы связаны с тепловыми затратами - теплотой плавления или теплотой возгонки (рис. 75). -шклон кривой термодинамического потенциала в точке фазового рав­ новесия меняется.

эовые превращения, сопровождающиеся резким изменением термодинамических характеристик системы, называют фазовыми пре- •шшениями I рода. Для этих превращений первая производная тер­ модинамического потенциала в точке фазового перехода испытывает «зрыв. 11ереход из одного фазового состояния в другое в этом слу­ чае начинается с образования зародышей новой фазы. Во время рос­ та зародышей в системе сосуществуют об" фазы до тех пор пока ис­ ходная ожэа не исчезает. К превращениям первого рода относятся переходы из одного агрегатного состояния в другое, полиморфные атювпашения, растворение и выделение избыточной фазы и др. Все они сопровождаются тепловым эффектом. Б отличии от них сущетотет группа фазовых переходов, которые не сопровождаются теплозым эффектом. К таким превращениям относятся переходы в сверх­ проводящее состояние, некоторые виды упорядочения, магнитные превращения и др. Подобные фазовх "! превращения относятся к фазозым переходам П рода. В этом случае фазовое превращение осушеств-

- I3C -

Рис.75

- ш -

с

ляется овз образования зародышей новой фазы и без сосуществования двух Фаз. Исходная фаза постепенно во всем своем объеме перехо­ дит в новую. Выше указ далось, что условием равновесия в двухкомпонвнтьой системе явля^ая равенство химических потенциалов однокменнь/ атомов в сосуществующих фазах , j$ и ^ .

Эти / товия реализуются, если касательные, проведенные к кривым изменения термодинамического потенциала различных фаз, отсекут на вертикалях равные отрезки. Геометрически это окажется возмож­ ным, если касательные сольются в одну, как пот эзано на рис. 76.

Сплавы состав которых лежит в интервале

/1С*

, при выбранной

температуре в условиях стабильного равновесия находятся в состо­

Сплавы интервала Ср Бв тех же условиях должны состоять изу5 - Фазы, а термодинамический потенциал их лежит на кривой 3:р М-в-

Сплавы интервала(^сЦв условиях стабильного равновесия ге-

терогенны, их термодинамический потенциал лежит на отрезке касательной <Хи , ибо получение однофазного состояния сплава

связано с повышением термодинамического потенциала. Составы, со­