Эвтектика

Эвтектика в сплавах представляет собой тонкую смесь твёрдых веществ, которые начинают кристаллизоваться одновременно из расплавов при температуре менее t_пл отдельных компонентов или любых других их смесей [1]. Примером эвтектики может служить, например, ледебурит в чёрных сплавах (Метастабильная система железо-цементит).

Свойство образовывать эвтектику характерно для металлических и неметаллических систем, в которых не ограничена взаимная растворимость компонентов в жидком состоянии, в то время, как в твёрдом состоянии растворимость ограничена или отсутствует. На диаграмме состояния двойной эвтектической системы, компоненты которой в твёрдом состоянии не растворяются друг в друге (рисунок), кривые TAE и TBE зависимости температур начала кристаллизации чистых компонентов А и В от состава системы пересекаются в точке Е, в которой жидкость L насыщена одновременно обоими компонентами (эвтектическая точка).

Диаграмма с эвтектическим превращением

Диаграмма с эвтектикой или диаграмма с эвтектическим превращением относится к диаграммам состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твёрдом состоянии (III рода). В таких сплавах оба компонента неограниченно растворимы в жидком состоянии, ограниченно растворимы в твёрдом состоянии и не образуют химических соединений. Фазы сплавов с эвтектическим превращением: жидкость Ж, твёрдые растворы α (раствор компонента A в B) и β (раствор компонента B в A). Этот тип диаграмм очень важен, так как часто представлен в составе сложных диаграмм (Пример: Fe-C).

На диаграмме с эвтектикой может быть не одно, а два и больше эвтектических превращений. Например, в двухкомпонентных системах Железо-Гольмий и Железо-Диспрозий наблюдается три эвтектики, что и отражено на диаграммах этих систем.

Температура эвтектики

Для чистых железоуглеродистых сплавов температура образования эвтектики (ледебурита) немного ниже 1145°C. Т.е. эвтектика начинает образовываться при переохлаждении сплава ниже температуры 1145°C.

Эвтектичность

Автор: Корниенко А.Э. (ИЦМ)

Источник

Эвтектика

Пластинчатая (а), зернистая (б), скелетная (в) и игольчатая (г) эвтектики

Компоненты сплавов с направленной эвтектикой, которые относят к естественным композитам, подбираются так, чтобы каждая из образующихся фаз, входящих в эвтектику, отвечала определенным требованиям и обеспечивала бы в сплаве повышенные свойства: жаропрочность, жаростойкость, сопротивление ползучести и др. Кроме того, при взаимодействии фаз при изменении температуры может достигаться ряд специальных свойств: термоэлектрических, термомагнитных и др. Область возможного применения: лопатки газовых турбин, электроника, оптика и др.;

Полезное

Смотреть что такое «Эвтектика» в других словарях:

ЭВТЕКТИКА — (от греч. eutektos легко плавящийся) жидкая фаза (расплав), находящаяся в равновесии с двумя или более твердыми фазами. Температура кристаллизации эвтектики называется эвтектической точкой. Продукт кристаллизации жидкой эвтектики твердая… … Большой Энциклопедический словарь

эвтектика — сущ., кол во синонимов: 3 • расплав (5) • сплав (252) • эвтектоид (1) Словарь синонимов ASIS … Словарь синонимов

ЭВТЕКТИКА — [εΰ (эу) хорошо, легко; τεκτος (ςектос) расплав] 1. Расплав, представляющий собой смесь двух или нескольких компонентов и кристаллизующийся при самой низкой температуре из всех возможных для смесей… … Геологическая энциклопедия

эвтектика — Расплав (и состав), представляющий собой смесь двух или нескольких компонентов и кристаллизующийся при самой низкой температуре из всех возможных для смесей этих веществ путём одновременного выделения компонентов. Температура плавления… … Справочник технического переводчика

ЭВТЕКТИКА — тонкая смесь двух или большего числа твёрдых фаз, одновременно выкристаллизовывающихся из раствора или сплава при постоянной и наиболее низкой (для ряда смесей данных компонентов) температуре смеси, образующая при температуре своего плавления… … Большая политехническая энциклопедия

эвтектика — (от греч. éutēktos легко плавящийся), жидкая фаза (расплав), находящаяся в равновесии с двумя или более твердыми фазами. Температура кристаллизации эвтектики называется эвтектической точкой. Продукт кристаллизации жидкой эвтектики твердая… … Энциклопедический словарь

ЭВТЕКТИКА — (от греч. eutektos легко плавящийся) тонкая смесь кристаллов, одновременно закристаллизовавшихся из расплава при темп ре ниже темп ры плавления отд. компонентов (твёрдая Э.); Э. наз. также жидкий расплав (р р), из к рого возможна такая… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Эвтектика — (греч. éutektos легкоплавящийся) нонвариантная (при постоянном давлении) точка в системе из n компонентов, в которой находятся в равновесии n твердых фаз и жидкая фаза. Эвтектическая композиция представляет собой жидкий раствор,… … Википедия

ЭВТЕКТИКА — [eutectic] смесь двух или более твердых фаз, одновременно кристаллизовавшихся из расплава, характеризуется постоянной температурой кристаллизации и составом. В зависимости от количества фаз различают 2 ные, 3 ные, 4 ные, в общем случае… … Металлургический словарь

Эвтектика — (от греч. éutektos легко плавящийся) жидкая система (раствор или расплав), находящаяся при данном давлении в равновесии с твёрдыми фазами, число которых равно числу компонентов системы. Кристаллизация такой системы, согласно фаз правилу… … Большая советская энциклопедия

Источник

Что такое эвтектический сплав

На нашей любимой в лабораторных работах диаграмме состояния свинец-сурьма эвтектика обозначена точкой «С» (рис.1,а). В этой точке формируется структурная составляющая, которую также называют эвтектикой (рис.1,б).

а	б

Рисунок 1. Диаграмма состояния свинец-сурьма (а) и структура эвтектики свинец-сурьма.

Поскольку в металлографии мы имеем дело со структурами, то эвтектикой будем называть структурную составляющую, которая состоит из двух и более фаз, одновременно закристаллизовавшихся из расплава, и имеющую характерное строение. Т.е. эвтектика фазой не является, и об этом следует помнить.
Эвтектическое превращение (эвтектический распад жидкости) – это фактически многофазная кристаллизация, диффузионное разделение расплава на 2 одновременно образующиеся кристаллические фазы. В сущности, эвтектика является естественным композиционным материалом, поскольку фазы, ее составляющие, как правило существенно различны по своим свойствам.
Если компоненты сплава неограниченно растворяются друг в друге, то эвтектика не формируется. Это, например, сплавы Cu-Ni, Cu-Au, Ag-Au и пр.Примером сплавов с эвтектикой являются сплавы Al-Cu, Pb-Sn, Bi-Cd, Al-Si (рис.2) и многие другие. И конечно, сплавы системы железо-углерод, т.е. стали и чугуны.

Т.о., эвтектика всегда формируется при кристаллизации (из жидкого в твердое).

Эвтектоид формируется при перекристаллизации твердого раствора. Чаще всего в качестве примера эвтектоида приводят перлит. Перлит образуется при перекристаллизации (распаде) аустенита. В точке в точке S при 0,8% углерода структура состоит только из перлита (рис. 3).

а	б

Рисунок 3. Фрагмент диаграммы состояния (а) и эвтектоид системы железо-углерод (перлит) (б).

Главное: в эвтектику или эвтектоид превращается всегда раствор:
Эвтектоидное превращение: из твердого в твердое;
Эвтектическое превращение: из жидкого в твердое.

А еще надо сказать, что эвтектика (или эвтектоид) – это самая красивая фазовая составляющая. Богатейшим материалом для демонстрации эвтектик и эвтектоида является чугун. На рис. 4 приведена структура, содержащая 3 эвтектики и эвтектоид: фосфидная (1) и феррито-графитная (2) эвтектики, ледебурит (3), перлит (4).

Рисунок 4. Три эвтектики и эвтектоид

Различные структуры связаны между собой, и по виду отделить эвтектику и эвтектоида не всегда возможно. На рис.5 показан ледебурит (эвтектика) в доэвтектическом чугуне; структура чугуна аустенит + ледебурит. В свою очередь ледебурит – это цементит + аустенит. Зерна аустенита ниже 727 о С превратились в перлит. То же самое произошло и с аустенитом эвтектики. Поэтому наша эвтектика при комнатной температуре состоит из цементита и эвтектоида.

Рисунок 5. Структура доэвтектического чугуна.

Рисунок 6. Эвтектика в сплаве Fe-Ti, излом

Эвтектика дендритного типа показана на рис.1. На рис.7а показано эвтектическое зерно (дендритный тип) в силумине. На рис 7б – кислородная эвтектика Cu-Cu₂O в литой меди (с изолированными включениями одной фазы).

Рисунок 7. Эвтектика в силумине (а) и в литой меди (б).

а	б

а	б

Источник

Соотношения в неэвтектических смесях будут иметь разные температуры плавления для различных компонентов, поскольку решетка одного компонента будет плавиться при более низкой температуре, чем решетка другого. И наоборот, когда неэвтектическая смесь остывает, каждый из ее компонентов будет затвердевать (образовывать решетку) при различной температуре, пока вся масса не станет твердой.

Не все бинарные сплавы имеют точки эвтектики, поскольку валентные электроны компонентов не всегда совместимы, при любом соотношении компонентов смеси, чтобы сформировать новый тип совместной кристаллической решетки. Например, в системе серебро-золото температура плавления ( ликвидус ) и температура застывания ( солидус ) «встречаются в конечных точках чистых элементов оси атомных соотношений, при этом слегка разделяясь в области смеси на этой оси».

Термин эвтектика был введен в 1884 году британским физиком и химиком Фредериком Гатри (1833–1886).

СОДЕРЖАНИЕ

Эвтектический фазовый переход

Эвтектическое затвердевание определяется следующим образом:

Жидкость → охлаждение эвтектическая температура α Твердый раствор + β Твердый раствор <\ displaystyle <\ text > <\ xrightarrow [<\ text <охлаждение>>] <\ text <эвтектическая температура>>> \ alpha \, \, <\ text <твердый раствор>> + \ beta \, \, <\ text <твердый раствор>>>

Неэвтектические композиции

Сплавы

Эвтектические сплавы состоят из двух или более материалов и имеют эвтектический состав. Когда неэвтектический сплав затвердевает, его компоненты затвердевают при разных температурах, демонстрируя диапазон плавления пластика. И наоборот, когда хорошо перемешанный эвтектический сплав плавится, это происходит при одной резкой температуре. Различные фазовые превращения, которые происходят во время затвердевания определенного состава сплава, можно понять, проведя вертикальную линию от жидкой фазы к твердой фазе на фазовой диаграмме этого сплава.

Некоторые виды использования включают:

Другие

Другие критические моменты

Эвтектоид

Перитектоид

Перитектический

Перитектические превращения также похожи на эвтектические реакции. Здесь жидкая и твердая фазы фиксированных соотношений реагируют при фиксированной температуре с образованием единой твердой фазы. Поскольку твердый продукт образуется на границе раздела между двумя реагентами, он может образовывать диффузионный барьер и обычно заставляет такие реакции протекать намного медленнее, чем эвтектические или эвтектоидные превращения. Из-за этого, когда перитектический состав затвердевает, он не показывает пластинчатую структуру, которая наблюдается при эвтектическом затвердевании.

Такое преобразование существует в системе железо-углерод, как видно в верхнем левом углу рисунка. Он напоминает перевернутую эвтектику, в которой δ-фаза соединяется с жидкостью с образованием чистого аустенита при температуре 1495 ° C (2723 ° F) и 0,17% углерода.

Эвтектический расчет

Состав и температуру эвтектики можно рассчитать по энтальпии и энтропии плавления каждого компонента.

Свободная энергия Гиббса G зависит от собственного дифференциала:

Таким образом, производная G / T при постоянном давлении рассчитывается по следующему уравнению:

Химический потенциал рассчитывается, если принять, что активность равна концентрации: μ я <\ displaystyle \ mu _ <я>>

Использование и интеграция дает

Константу интегрирования K можно определить для чистого компонента с температурой плавления и энтальпией плавления : Т ∘ <\ Displaystyle Т ^ <\ circ>> ЧАС ∘ <\ displaystyle H ^ <\ circ>>

Получаем соотношение, определяющее мольную долю как функцию температуры для каждого компонента:

Смесь n компонентов описывается системой

что может быть решено

Источник

Эвтектика

Из Википедии — свободной энциклопедии

Фазовая диаграмма бинарной смеси с простой эвтектикой

Пространственная диаграмма состояния трехкомпонентной системы с одной тройной эвтектикой. Диаграмма имеет форму призмы, в которой треугольник Гиббса — Розебома, параллельный основанию, является изотермическим сечением.

Эвтектическая точка — нонвариантная (при постоянном давлении) точка в системе из n компонентов, в которой находятся в термодинамическом равновесии n твёрдых фаз и жидкая фаза. Жидкая эвтектика представляет собой раствор или расплав, кристаллизующийся при температуре более низкой, чем температура кристаллизации каждого из веществ, входящих в состав смеси. Соответственно, температура плавления твёрдой эвтектики — самая низкая для данной смеси компонентов. Это явление как раз и отражает этимология термина.

Источник