Là giản đồ pha của hệ hai cấu tử không có bất kỳ tương tác nào, chúng tạo nên hỗn hợp riêng rẽ của hai cấu tử, có dạng tổng quát trình bày ở hình 3.9a và hệ điển hình có kiểu này là hệ chì antimoan (Pb Sb) ở hình 3.9b. Giản đồ chỉ gồm cặp đường lỏng – rắn, trong đó đường trên AEB là đường lỏng, đường nằm ngang dưới CED (245oC) là đường rắn, A là nhiệt độ chảy (kết tinh) của cấu tử A (Pb với 327oC), B nhiệt độ chảy (kết tinh) của cấu tử B (Sb 631oC). Hợp kim sẽ nóng chảy hay kết tinh trong khoảng giữa hai đường này với sự tồn tại của hai hay ba pha (pha lỏng với một hoặc cả hai pha rắn A, B).Hãy xét sự kết tinh của một hợp kim cụ thể gồm 60%B (Sb) + 40%A (Pb). Đường thẳng đứng biểu thị hợp kim này cắt các đường lỏng, rắn tương ứng ở 1 (500oC), 2 (245oC), đó là hai mốc nhiệt độ đáng chú ý:+ Ở cao hơn 1 (500oC) hợp kim ở trạng thái lỏng hoàn toàn L.+ Ở thấp hơn 2 (245oC) hợp kim ở trạng thái rắn A +B (Pb + Sb).+ Ở trong khoảng 1 2 (500 245oC) hợp kim ở trạng thái lỏng + rắn: L + B (L + Sb) ứng với quá trình kết tinh hay nóng chảy.Vậy 1 (500oC) là nhiệt độ bắt đầu kết tinh hay kết thúc nóng chảy và 2 (245oC) là nhiệt độ bắt đầu nóng chảy hay kết thúc kết tinh.Sự kết tinh của hợp kim từ trạng thái lỏng xảy ra như sau. Làm nguội đến 1 (500oC) hợp kim lỏng bắt đầu kết tinh ra tinh thể B (Sb) cũng ở nhiệt độ này ứng với 1’. Làm nguội tiếp tục, tinh thể B (Sb) tạo thành càng nhiều làm tỷ lệ B (Sb) trong hợp kim lỏng còn lại giảm đi nên điểm biểu diễn (tọa độ) dịch sang trái theo đường lỏng từ 1 đến E. Ví dụ ở toα (400oC) hợp kim lỏng (còn lại) với tọa độ ở điểm a’’ (37%Sb) và tinh thể B với tọa độ ở điểm a’ tức 100%B (100%Sb). Áp dụng quy tắc cánh tay đòn, tỷ lệ của hai pha này là La’’ Ba’ = aa aa hay L40 Sb100 = (100 60) (60 37) = 40 23 tức pha lỏng 40 63 (63,5%), rắn 23 63 (36,5%). Khi làm nguội đến đường rắn CED (245oC) hợp kim lỏng (còn lại) nghèo B (Sb) đi nữa và có tọa độ ở điểm E (13%Sb), còn pha rắn B (Sb) ứng với điểm D. Tỷ lệ của hai pha này làLE BD = 2D 2E hay L13 Sb100 = (100 60) (60 13) = 40 47. Tức pha lỏng chỉ còn khoảng 46%, pha rắn (Sb) đã kết tinh là 54%.
Giản đồ pha (Phase diagram) Một số khái niệm Cấu tử: Các nguyên tố hay hợp chất bền vững cấu tạo nên vật liệu. Hệ: là tập hợp các cấu tử trong cùng một điều kiện xác định Pha: là tổ phần đống nhất của hệ Hệ cân bằng: Có năng lượng thấp nhất Hệ không cân bằng: Có năng lượng cao Hệ giả ổn định: Ổn định trong một phạm vi nhất định Quy tắc pha Xác định mối quan hệ giữa số pha P (phase) , bậc tự do F (freedom) và số cấu tử C (component): F = C – P + 2 Nếu áp suất ko đổi, ta có: F = C – P + 1 Giản đồ pha Là công cụ để biểu hiện mối quan hệ giữa nhiệt độ, thành phần và số lượng các pha của hệ đó ở trạng thái cân bằng Được xây dựng chủ yếu bằng thực nghiệm Water phase diagram Dung dịch rắn (Solid solution) Ký hiệu A(B) Hai loại: - thay thế - xen kẽ Các đặc tính của dung dịch rắn Kiểu mạng của KL dung môi Liên kết vẫn là liên kết kim loại Tính chất biến đổi nhiều Thành phần thay đổi trong phạm vi nhất định mà không làm thay đổi kiểu mạng Giản đồ pha 2 cấu tử Trục tung: biểu diễn nhiệt độ Trục hoành: biểu diễn thành phần hóa học Các thông tin có được từ GDP Các pha tồn tại Thành phần pha Tỉ lệ giữa các pha Nhiệt độ chảy Các chuyển biến pha Dự đoán các tổ chức tạo thành Phase diagram Ơtecti: điểm có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất, điểm dễ chảy hay cùng tinh Hypoeutectic: Trước cùng tinh Hypereutectic: Sau cùng tinh [...]... giữa giản đồ pha và tính chất vật liệu Một hỗn hợp 2 kim loại A (a%) và B ((100-a) %) Tính chất A, B, và hỗn hợp là: PA, PB, và PM Consider a mixture of 2 metals A (a%) and B ((100-a)%) Properties A, B and mixture are: PA, PB, and PM Giản đồ pha Fe – Fe3C hoặc Fe - C Fe – C Diagram phase Pure iron < 911OC: Fe&, BCC 911oC => 139 2OC: Fey, FCC 139 2 => 1 539 : Feδ,BCC Giản đồ pha Fe – Fe3C Chỉ một phần giản. .. dịch rắn Điển hình: Pb – Sb Giản đồ pha 2 cấu tử: không tạo thành dung dịch rắn Consider 1 kg Pb - 60%Sb alloy Determine: The amounts and compositions of each phase at 435 o C, 245o C? Giản đồ pha 2 cấu tử có thể hòa tan vào nhau tạo thành dung dịch rắn hòa tan vô hạn Hai kim loại A và B có khả năng hòa tan vô hạn vào nhau ở mọi nhiệt độ Điển hình: Cu - Ni A simple binary phase diagram: unlimited solubility... Ni Consider Cu -35 %Ni alloy Determine: The amounts and compositions of each phase at 1270oC, 1250OC, 1220oC 1270 1250 1220 23 43 49 Limited solubility Consider a mixture of 2 metals A and B Limited solubility of A in B and B in A Typical: Pb – Sn, Cu - Ag Giản đồ pha hai cấu tử hòa tan vào nhau có giới hạn, tạo thành dung dịch rắn ở thành phần và nhiệt độ nhất định Consider a Pb -35 %Sn alloy Determine:...Nguyên tắc trong giản đồ pha Tại điểm xét: gần pha nào hơn thì lượng của pha đó nhiều hơn, tính theo quy tắc đòn bẩy Cắt đường giới hạn các pha tại điểm có trục hoành bằng bao nhiêu thì thành phần nguyên tố của pha đó bằng chính giá trị đó: Pha & có m% B, (100-m)%A Pha ᵝ có n% B, (100-n)% A A simple binary phase diagram: no solubility Bao gồm hai kim loại A và... amounts and compositions of each phase at just above the eutectic temperature c) the amounts and compositions of each phase at just below the eutectic temperature d) the amounts and compositions of each phase at 25oC Thành phần chất rắn cuối cùng trc khi hóa lỏng? Lượng và TP mỗi pha ở ngay dưới hoặc trên nhiệt độ cùng tinh? Lượng và TP mỗi pha ở 25oC The relationship between phase diagram and material... Diagram phase Pure iron < 911OC: Fe&, BCC 911oC => 139 2OC: Fey, FCC 139 2 => 1 539 : Feδ,BCC Giản đồ pha Fe – Fe3C Chỉ một phần giản đồ được thể hiện Trục tung bên trái: Sắt nguyên chất Trục tung bên phải: Sắt với 6,67% C, ở đây sắt và cacbon hình thành hợp chất là xementit, kí hiệu Fe3C . định Quy tắc pha Xác định mối quan hệ giữa số pha P (phase) , bậc tự do F (freedom) và số cấu tử C (component): F = C – P + 2 Nếu áp suất ko đổi, ta có: F = C – P + 1 Giản đồ pha Là công. mạng Giản đồ pha 2 cấu tử Trục tung: biểu diễn nhiệt độ Trục hoành: biểu diễn thành phần hóa học Các thông tin có được từ GDP Các pha tồn tại Thành phần pha Tỉ lệ giữa các pha Nhiệt. cùng tinh Nguyên tắc trong giản đồ pha Tại điểm xét: gần pha nào hơn thì lượng của pha đó nhiều hơn, tính theo quy tắc đòn bẩy. Cắt đường giới hạn các pha tại điểm có trục hoành bằng bao