Трехкомпонентные системы (ТС) или физико-химические включают 3 компонента. Одним из ярких их примеров являются металлические, шлаковые и сульфидные сплавы. В соответствии с правилом фаз вариативность (количество термодинамических степеней свободы) конденсированных ТС при постоянном давлении, определяют, используя выражение:
U = 4 – φ, где последний показатель является числом фаз.
Чтобы узнать о характере взаимодействий компонентов и практическом использовании трёхкомпонентных систем, нужно знать их диаграммы состояния и составов (свойств).
Как изображается диаграмма ТС?
На рисунке ТС изображается в виде равностороннего (концентрационного) треугольника, у которого точки вершин обозначают чистые компоненты. Каждая из сторон показывает соответствующий двойной сплав, а плоскость – тройной. Изучаются диаграммы 3-х сплавов, как правило, с использованием горизонтального, изотермического и вертикального политермического сечения. Зная вертикальное сечение «а – в» или псевдобинарную диаграмму, можно с легкостью определять критические точки, выстраивать кривые охлаждения и представлять все изменения, происходящие в структуре сплава. Минус политермического сечения – невозможность определить концентрацию равновесной фазы.
Если подытожить, то диаграмма трехкомпонентной системы – это изображение на плоскости треугольника, на вершинах которого находятся чистые компоненты А, В и С. С трех сторон фигуры отображаются составы сплавов. Ось, проходящая перпендикулярно относительно плоскости треугольника, называется температурной.
Установление равновесия в 3-компонентных системах
На равновесие ТС влияет:
- концентрация компонентов;
- давление;
- температура;
- максимальное число термодинамических степеней свободы (независимые параметры состояния).
При выборе таких параметров, как давление, температура, концентрация 2-х компонентов, полная диаграмма состояния должна иметь четырехмерный вид, что почти нереально. Поэтому, трехкомпонентную систему и фазовое равновесие нужно рассматривать при условии постоянного давления (Р=const) и выстраивать 3-мерную пространственную диаграмму состояния, изображая её прямой трёхмерной призмой, где основанием является равносторонний треугольник.
Отличие одно- и двухкомпонентных систем от трехкомпонентной
Основным отличием одинарных, двойных и тройных систем является концентрация, обозначаемая по-разному, а именно в:
- однокомпонентных – точкой;
- двухкомпонентных – на линии концентрационной очистки;
- трехкомпонентных – в плоскости концентрационного треугольника.
Назначение и применение трехкомпонентной системы
ТС помогает решить множество сложных и важных практических, теоретических задач, которые связаны с получением различных веществ с разным сочетанием свойств. Большая часть данных систем имеет свои особенности, влияющие на метод построения диаграммы состояния и на её оценивание с точки зрения практического применения.
