“Омский государственный технический университет”

“Омский государственный технический университет”

Кафедра: “Материаловедение и технология конструкционных материалов”

ДОМАШНЯЯ РАБОТА

По дисциплине “Материаловедение”

“Анализ двойных диаграмм”

Вариант № 10-Ж

Выполнил студент гр. ВМ-211

Никифоров А.П.

Проверил_________________

Омск 2012

Задание № 10-Ж

1. Общий анализ диаграммы состояния системы “In – Bi”

2. Для сплава, содержащего 80% Bi:

- описать процесс кристаллизации при очень медленном охлаждении и, пользуясь правилом фаз, построить кривую охлаждения с указанием фазовых превращений на всех участках кривой.

- указать из каких фаз будет состоять сплав при температуре 100 °С, состав фаз и их количество (вес) на один килограмм сплава.

1. Общий анализ диаграммы.

Индий и висмут неограниченно растворяются в жидком состоянии, образуя неограниченный жидкий раствор Ж. В твердом состоянии они образуют два ограниченно твердых раствора: α- твердый раствор висмута в индии, β-твердый раствор на базе In₂Bi, а также два химических соединения: In₂Bi и InBi.

В системе “Индий – висмут” протекают два эвтектических нонвариантных превращения.

При температуре 72,1 °С протекает эвтектическая реакция, заключающаяся в том, что жидкий раствор Ж, содержащий 33,7% висмута распадается в смесь кристаллов в α- и β-твердых:

Ж_33,7%Bi→α_20,5%Bi + β_44%Bi

При температуре 109,5 °С протекает эвтектическая реакция, заключающаяся в том, что жидкий раствор Ж, содержащий 67% висмута распадается в смесь кристаллов InBi- и Bi- твердых:

Ж_67%Bi→ InBi _64,5%Bi + Bi _100%Bi

2. Описание процесса кристаллизации сплава с 80% Bi.

При температурах выше 186 °С сплав находится в жидком состоянии и состоит из одной фазы – жидкого раствора Ж. На этом участке охлаждения в сплаве не происходит никаких фазовых превращений, наблюдается простое физическое охлаждение жидкого раствора. Система бивариантна:

C=К-Ф+1=2-1+1=2, К=2(In,Bi), Ф=1(Ж).

При достижении 186 °С в сплаве начинается процесс первичной кристаллизации, который состоит в том, что из жидкого раствора будут выпадать первичные кристаллы InBi- химического соединения (Ж→ InBi).

Этот процесс является моновариантным С=2-2+1=1, где К=2(In,Bi), Ф=2(Ж,InBi). На кривой охлаждения при температуре 186 °С будет наблюдаться перегиб. Выпадение InBi- химического соединения из жидкого раствора будет продолжаться до температуры 109,5 °С. К моменту достижения сплавом температуры 109,5 °С он состоит из первичных кристаллов InBi – химического соединения и жидкого раствора.

При температуре 109,5 °С в сплаве будет протекать эвтектическое превращение: жидкий раствор будет распадаться в смесь кристаллов InBi- и Bi-твердых:

Ж_67%Bi→ InBi _64,5%Bi + Bi _100%Bi

Это превращение нонвариантно: С=2-3+1=0, К=2(In,Bi), Ф=3(Ж,InBi, Bi), поэтому идет при постоянной температуре и указанных концентрациях фаз.

На кривой охлаждения при температуре 109,5 °С будет соответствовать горизонтальная площадка.

При дальнейшем охлаждении ниже 109,5 °С никаких превращений не происходит, сплав однороден и состоит из InBi+Bi.

Ниже 109,5 °С сплав моновариантен: С=2-2+1=1, К=2(InBi, Bi), Ф=2(InBi, Bi).

3. Определение состава и количества фаз на 1 килограмм сплава.

При температуре 100 °С с 80% висмута:

-состоит из двух фаз (InBi-химического соединения и Bi- твердого раствора висмута);

- InBi-твердый раствор содержит 64,5% In и 35,5%Bi;

- Bi-твердый раствор висмута содержит 100% Bi;

-вес InBi-химического вещества ;

-вес Bi-твердого раствора:

Дата добавления: 2015-08-27