Диаграмма состояния, отражая изменения строения и, следовательно, свойств вещества с изменением химического состава, температуры и давления, является одним из мощных средств, используемых современным физико-химиком в экспериментальной работе. Значение диаграммы состояния при изыскании новых химических веществ, металлических сплавов, огнеупорных материалов, при исследовании естественных природных богатств в настоящее время трудно переоценить. Диаграмма состояния используется в самых различных областях науки и техники и способствует решению самых разнообразных практических и теоретических задач.
Определяя диаграмму состояния, Н. С. Курнаков указывал1: «в химической диаграмме химия получает международный геометрический язык, аналогичный языку химических формул, но гораздо более общий, так как он относится не только к определенным соединениям, но ко всем химическим превращениям», и далее: «... все детали процесса химического взаимодействия, например появление новых фаз и определенных соединений, образование жидких и твердых растворов,— находят точное и определенное отражение в том геометрическом комплексе поверхностей, линий и точек, который образует химическую диаграмму*.
Вскрывая закономерные связи в сочетании отдельных элементов диаграммы, можно придать языку химической диаграммы стройную систему. Благодаря этому чтение диаграммы состояния, применение ее при изучении химических вопросов утрачивает свою кажущуюся сложность.
Анализу химической диаграммы и обсуждению основных двойных и тройных диаграмм состояния посвящена настоящая монография.
Особое внимание обращено в ней на анализ систем, образованных компонентами, растворяющимися друг в друге в твердом состоянии, что имеет важное значение при изучении металлических систем. Этим в основном определились характер материала, который избран для обсуждения в монографии, и последовательность его расположения. Вначале рассматриваются системы, образованные компонентами, неограниченно смешивающимися в твердом состоянии. Затем диаграмма состояния постепенно усложняется введением двухфазного разрыва растворимости и т. д.
Особое внимание обращено также на системы, образованные компонентами более чем с одной кристаллической формой (полиморфными переходами).
Не рассматривается влияние парообразной фазы в равновесиях, следовательно, обсуждаются только так называемые конденсированные системы.
Весь материал монографии распределен в трех неодинаковых по объему частях. В цервой части обсуждаются общие условия термодинамического равновесия в химической системе; устанавливается связь между диаграммой свойства и диаграммой состояния системы.
Вторая часть посвящена двойным системам. Обсуждение их начинается с двухфазного равновесия, охватывающего системы с непрерывным рядом твердых растворов и системы, в которых наблюдается распад однородного твердого раствора с образованием двух новых твердых растворов. Далее обсуждается трехфазное равновесие, представленное в системах с эвтектическим и перитектическим превращениями, а также рассматриваются системы, образованные компонентами, существующими в различных кристаллических формах, и, наконец, системы, в которых имеет место образование химических соединений между компонентами, а также ограниченная растворимость в жидком состоянии.
Основная, третья часть монографии посвящена тройным системам. В ней также сначала рассматриваются системы, в которых представлено только двухфазное равновесие. Далее обсуждаются эвтектическое ипери-тектическое трехфазные равновесия и их взаимные переходы в тройной системе. Значительное место занимает изложение четырехфазного равновесия. Рассматриваются все три возможных случая четырехфазного равновесия между жидкостью и твердыми фазами, устанавливается существующая между ними закономерная связь. Подробно рассматриваются диаграммы состояния систем с полиморфными превращениями компонентов, двойными и тройными химическими соединениями, ограниченной растворимостью в жидком состоянии.
Вероятны неизбежные недостатки в подборе и изложении материала монографии. Указания на них автор примет с благодарностью.
Автор считает своим долгом выразить глубокую признательность А. А. Бухановой за помощь при подготовке рукописи к печати и особенно графического материала, а также профессорам В. Я. Аносову и С. М. Воронову за критический просмотр рукописи.
Разработке ряда вопросов, обсуждаемых в монографии, в значительной мере способствовали дискуссии, которые возникали на лекциях по тройным системам, читавшихся автором в Институте общей и неорганической химии АН СССР и во Всесоюзном институте авиационных материалов. В этих беседах особенно остро ставились вопросы В. И. Михеевой, О. С. Ивановым, В. А. Ливановым, и эта острота способствовала коллективному обсуждению и выяснению этих вопросов.
Ц. А. Петров
ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие....................
Часть первая ОБЩАЯ ЧАСТЬ
Глава I. Условия термодинамического равновесия в однокомпонентной системе V
Глава II. Условия термодинамического равновесия в и-компопентной системе 15
Часть вторая
« ДВОЙНЫЕ СИСТЕМЫ
Глава III. Двухфазное равновесие в двойной системе........... ,99
Двухфазное равновесие между жидким и твердым растворами..... 29
Двухфазное равновесие между твердыми растворами.......... 32
Глава IV. Трехфазное равновесие в двойной системе............ 35
Эвтектическое равновесие ж ^± а + $ ................ 35
Перитектическое равновесие ж + а ^ р................ 39
Глава V. Образование двух или нескольких кристаллических форм компонентов 42
Только одна из форм участвует в равновесии с жидкостью....... 42
Обе кристаллические формы одного из компонентов участвуют в равновесиях с жидкостью........................ 47
Глава VI. Ограниченная растворимость в жидком состоянии......... 52
Монотектическое равновесие ж1 ^ wcz + а ............ 53
Синтектическое равновесие ж± + з*е2 ^ а............... 57
Глава VII. Образование химических соединений между компонентами .... 58
Часть третья ТРОЙНЫЕ СИСТЕМЫ
Глава VIII. Двухфазное равновесие в тройной системе........... 65
Двухфазное равновесие между жидкостью и твердым раствором в тройной
системе.............................. 65
Другие возможные типы диаграммы состояния с непрерывным рядом
твердых растворов....................... 75
Двухфазное равновесие между твердыми растворами в тройной системе 80
Глава IX. Трехфазное равновесие в тройной системе............ 90
Эвтектическое равновесие ж ^а + р .............. 90
1. Эвтектический разрыв растворимости в одной из двойных систем 90
2. Эвтектический разрыв растворимости в двух двойных системах . . 102
Q4Q
Перитектическое равновесие ж -\- (3 ^ а ............... 109
1. Перитектический разрыв растворимости в одной из двойных систем 109
2. Перитектический разрыв растворимости в двух двойных системах 119 О возможности перехода эвтектического равновесия в перитектическое
равновесие в тройной системе.................. 125
1. О составе выделяющейся из жидкости двухфазной смеси твердых фаз в
тройной системе......................... 128
Правило касательной при определении характера трехфазного превращения в тройной системе..................... 128
2. Непрерывный переход эвтектического равновесия в одной двойной
системе в перитектическое равновесие в другой двойной системе . 130
3. Непрерывный переход эвтектического равновесия в перитектическое
при эвтектическом разрыве растворимости в одной из двойных систем 136
Трехфазное равновесие между твердыми растворами.......... 148
Глава X. Четырехфазное равновесие в тройной системе........... 160
Эвтектическое равновесие •ж. ^ а + (3 + у.............. 161
1. Все три компонента образуют твердые растворы......... 161
2. Один из компонентов не образует твердых растворов....... 178
3. Два компонента не образуют твердых растворов......... 186
4. Ни один из компонентов не образует твердых растворов...... 189
О числе линий, сходящихся в точке на разрезах тройной диаграммы
состояния............................. 192
Перитектическое равновесие э*с + а ^ р + у............. 193
1. Оба трехфазные равновесия, предшествующие четырехфазному,—• перитектические......................... 193
2. Одно из трехфазных равновесий, предшествующих четырехфазному,— эвтектическое.......................... 207
3. Оба трехфазные равновесия, предшествующие четырехфазному,— эвтектические............."............. 211
Перитектическое равновесие э»с + а + р ^ у............. 213
Глава XI. Образование двух или нескольких кристаллических форм компонентов ................................... 225
Двухфазное равновесие (3 ^ а между двумя кристаллическими формами
одного из компонентов...................... 225
Трехфазное эвтектоидное равновесие р ^ а + у........... 227
Трехфазное перитектоидное равновесие (3 + у^а .......... 229
Непрерывный переход от эвтектоидного к перитектоидному равновесию 231 Непрерывный переход от трехфазного равновесия мс + р ?^ а к трехфазному
равновесию р ;=^ эй: + а .................. 231
Непрерывный переход от открытой к замкнутой ос-области....... 235
Четырехфазное перитектическое равновесиеэ»с + р ^ а + у....... 250
Четырехфазное перитектоидное равновесие а + 8 ^ р+ у........ 261
Глава XII. Ограниченная растворимость в жидком состоянии........ 268
1. Расслоение жидкости в двух двойных системах.......... 268
2. Расслоение жидкости в одной из двойных систем......... 279
Глава XIII. Образование химических соединений между компонентами . . . 283
Конгруентно плавящиеся соединения................. 283
1. Двойные соединения...................... 283
2. Тройные соединения...................... 292
Инконгруентно плавящиеся соединения................ 294
1. Двойные соединения....................... 294
2. Тройные соединения....................... 305
Общие замечания к диаграммам состояния с конгруентно и инконгруеитно
плавящимися соединениями.................... 311
Литература..........,..................... 312
Цена: 600руб.
