Билет 8

1. Правило рычага и его применение для количественных расчетов по диаграммам состояния. Формулировка правила рычага. Применение правила рычага в трехкомпонентных системах для определения содержания фаз в случаях, когда в равновесии с жидкостью находится одна кристаллическая фаза, две кристаллические фазы и в данный момент кристаллизации.

Правило формулируется следующим образом: если одна фаза при изменении параметров системы разлагается на две другие фазы, то количественное соотношение образующихся фаз будет обратно пропорциональным длинам отрезков от точки состава исходной фазы до точек составов образующихся фаз.

Состав в точке М, когда в равновесии с жидкостью находится одна кристаллическая фаза:

При наличии жидкой и двух твердых фаз: соединяем прямой точку состава жидкой фазы п с точкой исходного расплава М и продолжаем эту прямую до пересечения с соединительной линией АС—В, соответствующей пограничной кривой E₁E₂, на которой в равновесии с жидкой фазой находятся кристаллы В и АС. Точка пересечения k_, лежащая на соединительной прямой АС—В, будет характеризовать суммарный состав твердой фазы (В + АС) и разделит эту соединительную прямую на два отрезка (АС— k и k —В), длины которых будут определять содержание в твердой фазе соответственно кристаллов В и АС (пропорциональность обратная). Таким образом, содержание определяемых фаз находится из следующих выражений:

Соотношение фаз, выделившихся в точке n на рисунке: необходимо к пограничной кривой в точке, соответствующей заданной температуре, провести касательную и продолжить ее до пересечения с соответствующей этой кривой соединительной прямой. Точка пересечения разделит соединительную линию на отрезки, длины которых (в обратной пропорциональности) будут характеризовать соотношение двух выделяющихся при кристаллизации твердых фаз:

2. Твердофазовое спекание. Градиент концентрации вакансий в пористом теле, причины его возникновения и роль при спекании. Влияние на спекание пористой структуры и наличия газа в порах. Коалесценция пор. Понятие «критериальный размер поры» по Гегузину.

Твердофазовое спекание - этот вид спекания осуществляется за счет переноса вещества в твердой фазе в отсутствие жидкости и без участия газовой фазы, причем под действием только температуры (без приложения к спекающемуся телу внешнего давления).

Теория Френкеля: механизм спекания заключается в вязком течении твердого тела при высоких температурах за счет диффузии. Т.е. твердые тела при высоких температурах обладают вязким течением, поры заполняются материалом, что объясняет уменьшение межзеренной поверхности.

Теория Пинеса: объясняет уменьшение внутрезеренной поверхности за счет противодиффузии твердых частиц и вакансий.

В любом пористом теле всегда существует градиент концентрации вакансий, причем эта концентрация зависит от кривизны поверхности, и она увеличивается с ростом кривизны, т.е. радиуса твердого тела.

Концентрация вакансий в близи поры много больше, чем в близи поверхности зерна, и поэтому вакансии диффундируют. Материальные частицы откладываются на поверхности поры и закрываются.

Концентрация вакансий у поверхности мелких пор больше чем у крупных, следовательно вакансии идут в меньшую область, а в противоположном направлении идут материальные частицы, мелкая пора зарастает а крупная растет. Этот процесс называется Коалесценцией пор или процесс внутреннего спекания.

Влияние присутствия газа в замкнутой поре: если замкнутая пора уменьшается в размере, то давление газа растет. Когда сила, сжимающая пору, будет равна давлению газа в поре, процесс зарастания поры прекратится.

По Гигузину, уравнение, характеризующее критический размер пор:

Дельта – величина пресыщения вакансий в близи поверхности данной поры, дзетта – равновесная концентрация вакансий.

При радиусе поры > r кр пора растет, при радиусе поры < r кр зарастает.

т.е. процесс коалесценции прекращается.