Основы СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

ФАЗОВЫЕ ДИАГРАММЫ

ФАЗОВЫЕ ДИАГРАММЫ

Сплав может состоять из большого количества разных фаз, образование которых зависит от его состава и температуры плавления. Был разработан графический способ изображения процесса образования фаз, известный под названием «фазовая диаграмма состояния». На такой диаграмме отображены все фазы (включая жидкую), присутствующие при определенной температуре в сплаве данного состава.
Твердые растворы.
Простейшими для нашего понимания фазовыми диаграммами являются бинарные диаграммы состояния. Примером такой фазовой диаграммы является простая система, представленная на Рис. 1.5.8. Эта фазовая диаграмма составлена для двух элементов — меди и никеля, по вертикальной оси отложена температура, а по горизонтальной — состав смеси. Медь и никель схожи по своим свойствам, поэтому они могут с легкостью замещать друг друга в кристаллической решетке, и образовывать типичные твердые растворы замещения. Таким образом, при постепенном переходе состава от чистой меди к чистому никелю, будет образовываться всего одна фаза.
Хотя некоторые полагают, что температура плавления такого сплава будет находится где-то между темпе-
Рис. 1.5.7. Схематичное представление структуры твердого раствора внедрения
амальгам: в сплаве для амальгамы могут содержаться фазы Ag — Sn (Ag
3
Sn), а также, фазы Си — Sn (Cu
6
Sn
g
).
Рис. 1.5.8. Фазовая диаграмма равновесия для системы Cu-Ni, соотношение компонентов в которой 50 Си : 50 Ni при 1300°С дает составы, обогащенные медью в жидком расплаве и обогащенные никелем - в твердом состоянии
ратурами плавления чистои меди и чистого никеля, на самом деле это не так. Сразу сложно понять, почему на диаграмме появляется область, в которой присутствуют одновременно жидкий расплав и твердая фаза. Линия, которая отделяет область только жидкой фазы от области, состоящей из жидкости и твердой фазы, называется ликвидусом или линией ликвидуса, а линия, отделяющая смесь жидкости и твердого от области, в которой присутствует только твердая фаза, известна под названием солидуса или линией солидуса.
При твердении чистого металла, переход от жидкого в твердое состояние происходит при вполне определенной температуре; такой температурой является характеризующая физические свойства данного металла температура плавления. Если для чистого металла построить кривую в координатах температура — время, она будет иметь вид, представленный на Рис. 1.5.9.
Протяженность плато на кривой соответствует периоду, в течение которого происходит твердение металла, а линии ликвидус и солидус совместились в одной точке. Причиной образования плато является высвобождение энергии (в форме тепла) при твердении материала, которая поддерживает постоянную температуру металла при его твердении. Эта энергия называется скрытой теплотой плавления.
При смешивании двух металлов для получения сплава, кривая охлаждения выглядит иначе (Рис. 1.5.10), поскольку твердение сплава происходит не при одной температуре, а в определенном температурном интервале. Ликвидус и солидус становятся раздельными точками на кривой охлаждения (Рис. 1.5.10).
Причина расширения интервала температур, в котором происходит переход от твердого состояния к жидкому в сплаве меди и никеля, заключается в том, что атомы этих металлов не являются идентичными.
Рис. 1.5.9. Кривая охлаждения расплава чистого металла
Рис. 1.5.10. Кривая охлаждения сплава
Следовательно, в области, находящейся между разными температурами плавления этих двух металлов, остается жидкий расплав, обогащенный медью, имеющий более низкую точку плавления, и появляется твердая фаза, обогащенная никелем с более высокой точкой плавления. В данной температурной области эти фазы представляют собой самые стабильные соединения.
Например,

Продолжение здесь