Faasialueiden nimeäminen/tunnistaminen (eutek1sessa) tasapainopiirroksessa yleises1

Transkriptio

1 Faasialueiden nimeäminen/tunnistaminen (eutek1sessa) tasapainopiirroksessa yleises1 A B B Piirroksen alue 1: Sularajan yläpuolella on seos aina täysin sula => yksifaasialue (L). Alueet 2 ja 5: Nämä ovat alkuaineiden A ja B kiinteät yksifaasialueet. Metalliseoksessa, jonka koostumus osuu tarkastelulämpöclassa A:n yksifaasialueelle on luonnollisesckin A:n kiderakenne, johon B:n atomit ovat sijoifuneet korvausatomeina (tai välisija-atomeina). VastaavasC metalliseoksessa, jonka koostumus osuu tarkastelulämpöclassa B:n yksifaasialueelle on luonnollisesckin B:n kiderakenne, johon A:n atomit ovat sijoifuneet korvausatomeina (tai välisija-atomeina). Alueet 3 ja 4: Nämä sula- ja jähmeärajan väliin jäävät puuroalueet ovat aina kaksifaasisia alueita, joiden toinen komponeh on aina sula (L). Kiinteä komponenh on puolestaan aina viereisen kiinteän yksifaasialueen faasi. Joten alueen 3 komponect ovat: L + A-faasi. VastaavasC alueen 4 komponect ovat: L + B-faasi. Alue 6: Tämä jähmeärajan (solidus) alapuolinen alue jää kiinteiden yksifaasialueiden A ja B väliin, joten se koostuu aina näistä komponenteista. Näin ollen alue 6 on kaksifaasialue, jonka komponenct ovat: A-faasi + B-faasi. Yleistäen: Kahden yksifaasialueen x ja y välistä löytyy aina* kaksifaasialue, jonka komponen1t ovat: x + y. (*pl. aukofoman liukoisuuden omaavat binääriset seokset)

2 a b c d e f Sn Bi Nimeä 1na-vismuN-tasapainopiirrokseen alueet a f, käypäen merkintöjä: kiinteä Sn-faasi = α kiinteä Bi-faasi = β sula = L

3 L α+l β+l α β α+β Sn Bi Nimeä 1na-vismuN-tasapainopiirrokseen alueet a f, käypäen merkintöjä: kiinteä Sn-faasi = α kiinteä Bi-faasi = β sula = L

4 sula?? Fe Fe 2 Ti? Nimeä osassa rauta-1taani-tasapainopiirrosta sijaitsevat kysymysmerkillä merkityt kaksifaasialueet käypäen kuvassa esiintyviä merkintöjä yksifaasisista alueista (sula, Fe ja Fe 2 Ti).

5 sula Fe+sula Fe 2 Ti+sula Fe Fe 2 Ti Fe+Fe 2 Ti Nimeä osassa rauta-1taani-tasapainopiirrosta sijaitsevat kysymysmerkillä merkityt kaksifaasialueet käypäen kuvassa esiintyviä merkintöjä yksifaasisista alueista (sula, Fe ja Fe 2 Ti).

6 Tasapainon mukaiset faasimuutokset ja faasimuutoslämpö1lat määrätyllä koostumuksella Piirrä aina y-akselin suuntainen viiva annetun koostumuksen kohdalle. Katso missä lämpö1lassa faasimuutos tapahtuu eli missä pisteessä siirrytään faasialueelta toiselle. Muista: yksifaasialueilla seoksen koostumus vastaa nimelliskoostumusta. Kaksifaasialueilla tasapainossa esiintyvien faasien koostumus on määritefävä vipusäännön mukaisesc. A B wt-% Kuvan esimerkissä seos C 2 lähtee jäähtymään n. 350 C lämpöclasta. Se säilyy sulana aina 300 C lämpöclaan (sulalämpöcla T L eli likvidus). Tämän lämpöclan alapuolella sulaan alkaa muodostua kiinteän α-faasin kiteitä. Näitä kiteitä muodostuu aina jähmeälämpöclaan T S (solidus) saakka, jolloin kaikki sula on hävinnyt seoksesta. LämpöClan edelleen laskiessa seos säilyy säilyy kiinteänä α-faasina aina liukoisuuslämpöclaan (solvus) asc. Tämän lämpöclan alapuolella alkuaine A ei enää pysty liuofamaan kaikkia B:n atomeja omaan kiderakenteensa. Näin ollen alkuaine B:n on muodostefava omaa faasiansa (β-faasi) solvus-rajan alapuolisissa lämpöcloissa.

7 Seos 2: 65%B & 35%A Seos 1: 62%A & 38%B Seos 4: 97%B & 3%A sula α sula + α sula + β β α + β Seos 3: 85%B & 15%A Alkuaineiden A:n ja B:n neljä eri seosta (1, 2, 3 ja 4) jäähtyy ja jähmefyy 350 C lämpöclasta 100 C lämpöclaan. 1) Mitä faasimuutoksia tällöin esiintyy ja mitkä ovat kyseiset faasimuutoslämpöclat? 2) Mitä faaseja seokset sisältävät 100 C lämpöclassa?

8 Seos 1: 62%A & 38%B Seos 2: 65%B & 35%A sula Seos 4: 97%B & 3%A T e α sula + α sula + β β T e α + β Seos 3: 85%B & 15%A Seos 1: L => α + β; faasimuutoslämpöcla T e (eutekcnen koostumus, ei puuroaluefa). Seos 2: L => L + β => α + β; faasimuutoslämpöclat T L 250 C ja T S = T e. Seos 3: L => L + β => β => α + β; faasimuutoslämpöclat T L 290 C, T S 240 C ja T solvus 160 C. Seos 4: L => L + β => β; faasimuutoslämpöclat T L 325 C ja T S 320.

9 Tinapitoisuus laskee nuolen suuntaan. Huomaa siis; Tina liuofaa itseensä maksimissaan 2.5 % lyijyä (100% % = 2.5%)! Jos tarkastelupiste on yksifaasialueella: =>Kyseistä faasia on 100 % ja koostumus = nimelliskoostumus!!!

10 Mitä faaseja 70Cu30Ag seos sisältää 1100 C, 900 C ja 600 C lämpöcloissa. Mikä on tällöin hopeapitoisuus näissä faaseissa? Mitä faaseja 90Ag10Cu seos sisältää 650 C ja 250 C lämpöcloissa. Mikä on tällöin kuparipitoisuus näissä faaseissa? Mitä faaseja 60Cu40Ag seos sisältää C lämpöclaissa. Mikä on tällöin hopeapitoisuus näissä faaseissa?

11 x y x y Mitä faaseja 70Cu30Ag seos sisältää 1100 C, 900 C ja 600 C lämpöcloissa. Mikä on tällöin hopeapitoisuus näissä faaseissa? 1100 C: Yksifaasialue, joten seos on 100 % sulaa ja hopeapitoisuus nimelliskoostumuksen mukainen eli 30 %. 900 C: kaksifaasialue, α-faasia y/l ja sulaa x/l. Hopeapitoisuus α-faasissa n. 8 % ja sulassa n. 42%. 600 C: kaksifaasialue, α-faasia y/l ja β-faasia x/l. Hopeapitoisuus α-faasissa n. 3 % ja β-faasissa n. 96%.

12 x y x y Mitä faaseja 90Ag10Cu seos sisältää 650 C ja 250 C lämpöcloissa. Mikä on tällöin kuparipitoisuus näissä faaseissa? 650 C: kaksifaasialue, α-faasia y/l ja β-faasia x/l. Kuparipitoisuus α-faasissa n. 97 % ja β-faasissa n. 4% (100 96). 250 C: kaksifaasialue, α-faasia y/l ja sulaa x/l. Kuparipitoisuus α-faasissa 100% ja β-faasissa 0%.

13 x y Mitä faaseja 60Cu40Ag seos sisältää C lämpöclaissa. Mikä on tällöin hopeapitoisuus näissä faaseissa? C: kiinteä kaksifaasialue, α-faasia y/l ja β-faasia x/l. hopeapitoisuus α-faasissa 8 % ja β-faasissa 91.2%. VERTAA TÄTÄ TEHTÄVÄÄ LUENNOLLA LÄPIKÄYTYYN TILANTEESEEN, JOSSA OLLAAN JUURI JA JUURI EUTEKTISEN LÄMPÖTILAN YLÄPUOLELLA!

14 ??? Kuvissa on esitepy alumiini-pii-tasapainopiirros ja sen osa. 1) Paljoko alumiini liuofaa maksimissaan piitä itseensä? Mikä on puolestaan alumiinin liukoisuus piihin? 2) Määritä 95Al5Si seoksen tasapainon mukaiset faasit ja faasiosuudet 600 C ja 550 C lämpöcloissa. Millaiset ovat tällöin näiden faasien koostumukset? 3) Nimeä kysymysmerkillä merkityt faasialueet.

15 1) Paljoko alumiini liuofaa maksimissaan piitä itseensä? Mikä on puolestaan alumiinin liukoisuus piihin? V: Piitä liukenee alumiiniin n. 2%. Pii ei liuota itseensä yhtään alumiinia.

16 ? = Liquid + Si? = Liquid + α-al? = α-al + Si 3) Nimeä kysymysmerkillä merkityt faasialueet.

17 x y 2) Määritä 95Al5Si seoksen tasapainon mukaiset faasit ja faasiosuudet 600 C ja 550 C lämpöcloissa. Millaiset ovat tällöin näiden faasien koostumukset? 600 C: α-al faasia y/l % ja sulaa x/l %; α-al faasin koostumus n. 99Al1Si ja sulan n. 91Al9Si. 550 C: α-al faasia y/l % ja Si -faasia x/l %; α-al faasin koostumus n. 98Al2Si ja Si = 100% Si.