صفحه 1:
Phase and Phase
diagrams
همان طورکه دیده شد ریزساختار ماده مانند وجود
رسوب ۰ شکل و پراكندگي و مقدار رسوبهاي تانویه
تاثیرات مهمي بر خواص دارد بنابراین لازم است تا
لوازمي داشته باشیم نا بتوانیم ساختار مواد را و
اجزای تشکیل دهنده آن را بررسي کنیم.
#يكي از اين لوازم نمودار هاي فازي است.
صفحه 2:
اقتافت: قصل
٩ آشنايي با ادبیات و تعاریف مورد نیاز در مورد
نمودار هاي فازي
#انواع نمودار هاي فازي
©اطلاعاتي كه از ola gad هاي فازي به دست مي آيد
صفحه 3:
Component
اجزاي تشکیل دهنده مستقل ماده ٩
۴( فاز)
٩ قسمتي از ماده که داراي خواص ة و شيميايي یکسان است يا به
عبارتي قسمتي از ماده که داراي ساختار ترکیب و خواص یکسان
است. هر فاز داراي خصوصیات زیر است
6 ساختار در تمام آن یکسان است
© ©- ترکیب در تمام قیمت ها یکنواخت است
٩ 9- بین هر فاز و محیط اطراف مرزي وجود دارد که مرز فازي
۶ (۱06۲0۳۵56) نامیده مي شود.
صفحه 4:
Jai Phase equilibrium فاز
© هنكامي دو ماده در تعادل هستند که سطح انرژي آزاد
یکسان داشته باشند (مثال : تعادل هاي شیمیيايي)
٩گاهي در شرایط دو یا چند فاز درکنار هم در تعادل
قرار مي گیرند که به آن تعادل فازي گفته مي شود.
صفحه 5:
چند مثال
Tie خالص
آب ويخ : آب به صورت جامد (يخ) يك فاز است و به
صورت مایع فاز. دیگر است. در این حالت تركيب
هردو صد درصد 20( است اما تفاوت اين دو در
ساختار اتمي است.
اتم ها در یخ به صورت منظم در کنار هم قرار گرفته
اند ولي در مایع اتم ها نظم خاصي ندارند.
صفحه 6:
Water
در دماب صفر درجه آب وال در کنار هم به صورت تعادلي حضود
(Phose Gqulbrie) sii
اگردما بیش از صفر درجه سانتي گراد باشد تمام فاز یخ به فاز آب تبدیل
مي شود یا به اصطلاح تغییر فاز See (phase trexePoreutiva)
مي كيرد. تست
صفحه 7:
مثال 2 مخلوط آب و الكل
لاسر نی هم حل مي شوند بنابر
هنگامي که 0 ماده در هم حل.مي
شوند يك فاز تشکیل مي دهند,
تعناد سل ها ذر این مورد چند . Solution
تا است؟؟
صفحه 8:
Saturated
brine
Excess salt
صفحه 9:
#وقتب نمك در آب حل شود محلول آب.نمك تك فاز
است اما اگر بیش از حد حلالیت در اب نكم حل كنيم
کریستال هاي نمك رسوب مي کنند که داراي ترکیب
و ساختار متفاوت وترکیب متفاوت از محلول اب نمك
به وجود مي ايد بنابر اين در اين حالت فاز هاي
موجود عبارتند از :
تنك جالع یل اپ اسف
صفحه 10:
۹ | essen
4 & | spac aoe
» 0 6
صفحه 11:
% NaCl
صفحه 12:
مخلوط آب و روغن
دو فاز با تر کیب متفاوت
0
31 Water
صفحه 13:
انواع نمو دار هاي فازي
#مي توان نمودار هاي فازي را بر اساس تعداد اجزاء
DS rh (pul a> Gla( Component)
6 نمودار هاي فازي نك جزيي مثل : مواد خالص
مانند آب
90 نمودار. هاي فازي دو جزيي مانند آلیاژ Cu-Ni
یا ۳6-6 که خود انواع مختلفي دارند
6 نمودار هاي 9 جزيي و ل
صفحه 14:
نمودا ر فازي ۲۵0۲3۳۲ ۴۳۵56
#نمودار (یا نقشه اي) است که نشان مي دهد در
شرایط داده شده (دماء فشار و ترکیب ) چه فاز یا فاز
هايي در ماده حضور دارند.
#نمودارهاي فازي براي شرایط تعادلي رسم مي
شوند.
صفحه 15:
بررسي يك نمونه از نمودار هاي تك جزيي
Tie خالص
سس 1,000
Liquid
10)— Solid (Water) 2
(Ice)
Pressure (atm)
5
T
i
۱
۱
۱
1
۱
۱
۱
۱
۱
۱
۱
۱
۱
۱
۱
۱
[
Vapor
0.01 |— (Steam) 1
10 100 ۰ 80 60 40 20 0 وت 9991
Temperature (°C)
صفحه 16:
نمودار هاي فازي دو تايي كت
#در این گونه نمودار ها دو جزء وجود دارد.
#اين نمودار هاي فازي در شار ثابت (معمولا 4
(atm1
رسم مي شوند و ترکیب انها تغییر مي کند مثال :
هنگامي كه دو جزء در حالت مايع و جامد كاملا در هم
حل شوند نمودار فازي آن به صوريت شكل زير در
مي آید(ز0-۱1)
صفحه 17:
Temperature (°F)
100
2800
14520 [
2800
2400
{2200
2000
100
(Nn
80
Solidus line
20
Composition (at%% Ni)
.60 40 20 9
- : سس 3600
سود
Liquid
1400
Liguidus ine
1300
1200
1100
1085"¢
(cu) Composition (wt% Nil
Temperature (°C)
صفحه 18:
نکته
انواع مختلفي از. نمودار. هاي فازي وجود دارد اما
بحث و ارائه تعاریف با ساده ترین نوع آن شروع مي
شود
صفحه 19:
هر نمودار فازي داراي مشخصاتي است که در
ادامه تعریف مي شود و اطلاعات از ان استخراج
ak
در انامه ابتدا
6 يكي از روش هاي به دست اوردن نمودار هاي فازي
توضیح داده مي شود
© ارائه برخي تعاریف در مورد نمو دار هاي فازي
© انواع اطلاعاتي که از نمودار فلزي استخراج مي شود.
© انواع نمودار هاي فازي
صفحه 20:
نحوه به دست اوردن نمودارهاي فازي به
صورت عملي
#براي رسم نمودارهاي فازي از منحني هاي سرد
شدن(6 0۷۳۷ 000۱1۳9)) که تغییرات دما بر
حسب زمان را نشان مي دهد استفاده مي کنند.
e
صفحه 21:
نمودار هاي سرد شدن براي انجماد فلزات
خالص
در فلزات خالص آغاز و پایان انجماد در يك دماي
خاص صورت مي كيرد و در طول Sule qd م۲۳ جوم
انجماد دما ثابت مي ماند. 5
EG
ری کم el)
BS
THERMAL ARREST. 3
1
é
ا
ای خی ما 3
TOTAL SOLIDIFICATION TIME
TIME 0
صفحه 22:
اما در حین انجماد آلیاژ ها دما تغییر مي کند و بنابر
اين انجماد در يك محوده دمايي صورت مي گیرد.
po
PHASE DIAGRAM OOLNS CURVE
صفحه 23:
نحوه به دست اوردن نمودار هاي فازي
© براي رسم نمودار هاي فازي از منحني هاي سرد شدن استفاده مي كنيم و
مراحل زير را انجام مي دهيم
۰
© )- تهيه آليازهايي دوتايي با تركيب هاي مختلف
(0-100%wt) ©
٩ 0 گرم كردن آلیاژ تا دما هاي بالا و ذوب کردن آنها
© ©- سرد کردن آرام آلیاژ هاي تهیه شده و اندازه گيري تغییرات دما با گذشت
زمان(رسم منحني هاي سرد شدن)
& - وصل کردن نقاط شروع انجماد در آلیاژ هاي مختلف به هم(خط
(liquidus
۴ 0 وصل کردن نقاط پایان انجماد در آلیاژ هاي مختلف به هم (خط
(Solidus
صفحه 24:
اين مراحل در شکل نشان داده شده است
Composition (%B)
7 18 20 30 40 0 0 90 100
Temperature
Time
صفحه 25:
TEMPERATURE —*
TIME >
LCT=Lower Critical Temperature
UCT-Upper Critical Temperature
TA=Melting Temperature of Alloy A
TB=Melting Temperature of Alloy B
صفحه 26:
دو تعریف
»خط 101010105 : دمايي که در يك ترکیب خاص
اولین جامد ظاهر مي شود یا مکان هندسي نقاط
شروع انجماد آلیاژ
©»خط 50110105: دمايي كه در يك ترکیب خاص
انجماد پایان مي یابد. یا مکان هندسي نقاط پایان
انجماد
صفحه 27:
Temperature (°F)
20 100
2800
14s3°c |
2600
Solidus line
{2400
{2200
2000
|
80 100
wo
Composition (at% Ni)
ون
Liquidus tine
Composition (wt% Nid
1600? —
1500 |-
1400 |
1300
1200
1100
1085°¢
1000
6
Temperature (°C)
صفحه 28:
انواع تركيباتي که در يك نمودار فازي مشاهده
مي شود
0- عناصر: که با حروف نشان داده مي شوند
210 روي «Cu us de
2- محلو LS: (Solid solution) sla gl
حروف يوناني مشخص مي شوند مثل 02۰۷و ....
Compounds “ks 3-9
۳630 ۱ ۸1203 837عدث مثل:
صفحه 29:
انواع نمودار هاي فازي(دو تايي) |
همان طور که قبلا گفته شد انواع مختلفي از نمودار
هاي فازي وجود دارد.
#در اين درس ۶ نوع متداول ان بررسي مي شود
#نوع اول : اگر دو فلز در حالت مایع و جامد کاملا در
هم حل شوند شکل منحني نمودار هاي فازي به
صورت عدسي شکل در مي آيد كه
1۱60۲۱۵۲۵۳05
یا 5606 ۱6۳05 نامیده مي شود.
صفحه 30:
15
3
100
—|2800
2600
—|2400
موك
2000
109
"0
80,
ور
Solidus tine
Composition (at% Ni)
40 60
1 [1 |
Liguid
Composition wt% Ni)
Liguidus ine
20
0
1600
1500 |—
a0 |—
1300
1200
i100
1000
(cu
g
z
3
صفحه 31:
معرفي اجزاء نمودار فازي =
#در نمودار فازي محور عمودي دما است و محور
افقي ترکیب (00۳0۴0051110۴)) را تشان مي دهد.
٩ انواع اطلاعاتي که يك نمودار فازي مي دهد.
6 فاز هاي موجود در شرایط خاص .
اولین و بدي هي ترین داده اي که از نمودار فازي
استخراج مي شود فاز هاي موجو در ماده در شرايط
داده شده است.
صفحه 32:
به عبارت دیگر
#نمودار فازي بیان مي کند که در شر ایط داده
شده (دماء فشارو ترکیب)چه فاز هايي در جسم
در شرايط تعادلي وجود دارد
صفحه 33:
مود
در اين ناحيه که بالاي خط ۳
سلهجررا است فاز موجود
مایع است که محلولي مایع از Lg
Ov pele 9 و0
است
موك
2200
در اين ناحيه كه بايين
خط 6۷4 است
فاز پایدار محلول جامد 1
0 است 10
vo
ois ine
cameron (a Ni)
40 ea
Liguia
Lawidis tine
2 6
Composition ew
20
16007 T
مور
1400|—
1200]
1200]
1100]
Temperature 6)
صفحه 34:
0 20 40 60 80 100
1 500
vy | ] 5” | ۲
00
|00
Liquid 1453°C
2600 |—
| 100
ناحیه دو فازي : ۳
در اين ناحيه در و Liquidus line Seles lag goo:
xf = 300
فاز مایع (رااو 1
محلول جامد( (0 3
در US به
ر کنار هم ب 558
صورت تعادلي
وجود دارند. به
عبارت دیگر اين 00
ناحیه ناحیه دو 1085°C
فازي است |
ديس 1 | ۱ | 00
100 20 60 40 20 0
(cu Composition (wt% Ni) «ni
صفحه 35:
Phase Boundary
#خطوط مرزي بين دو ناحيه تك فاز را 00856
۷ ناميده مي شود.
#به عنوان مثال خطوط Liquidus 5 Solidus
دو
#مرز 60۱0۳0۲۷ 0056 در شکل نمودار فازيي
داده شده مي باشند
صفحه 36:
9- تركيب فاز هاي موجود لح
#داد ه ديكري كه از نمودار فازي به دست مي آيد
تركيب هر يك از فاز هاي موجود مي باشد. براي
تعیین ترکیب به صورت زیر عمل مي کنیم
0-96 اگر. شرایط داده شده (دما و ترکیب ) در ناحیه
تك فاز نمودار فازي قرار گیرد ترکیب به سادگي
همان 55 overall) (1S GS
SUi(composition است به عبارت دیگر :
صفحه 37:
2 ee 2040 60. so _100 در دماي
100۵0
وترکیب )در
صد وزني نيكل
ألياز در ناحيه تك
فاز مايع قرار امي 2600
گیرد. در این حالت
ترکیب آلیاژ همان
ترکیب كلي 000
درصد وزني نيكل
2 1500
Liguld 1453»
]نم1
1
Luis ing
1300 م
Temper
Temperature (7)
1200
در دماي 0000000 و
تركيب (0)©درصد وزني
انيكل ألياز در ناحيه تك
فاز » قرار مي كيرد در
1100
اين ت ترا تتها فاز (cw Composition (wt% Ni) (Ni)
موجود همان 010 درصد ا
وزني نیکل است
صفحه 38:
بنابراین =
#در نواحي تك فاز ترکیب فاز ها همان ترکیب كلي یا
composition 0۷6۲۵۱ است.
Overall Composition®
#در واقع ترکیب كلي سیستم است بدون در نظر گرفتن
ترکیب اجزاء تشکیل دهنده سیستم
صفحه 39:
تعيين ترکیب فاز هاي موجود در نواحي دو
فازي
8جهت تعیین ترکیب در نواحي دو فازي از خط ©2116
6 استفاده مي کنیم.
۶9 1۳6 خطيلستکه در دمایتٌابتخاص‌و
درنولحیدو فازيرسم مي‌شود و دو سر لنبه
۷ ۳۳3565 هاین احیه دو فازيمحدود
موسود
صفحه 40:
Temperature (F)
6 %
Composition (wt % Nid
Temperature (°C)
صفحه 41:
58
a+Liquid
2400
5
2
2
3
3
2
2200
8 Temperature (
صفحه 42:
در اين حالت اگر ترکیب كلي مت باشد
6 ابتدا در دماي داده شده ۱۱۳6 ]1 را رسم مي
ass
© از محل برخورد ۱۱06 u tie
۴۶ ۴۳۵۹۵5 هايمربوط به هو فال
خطوطي‌عمود بر محور ترکیبوسم مي‌کنيم. و
ترکیب‌هر کدلم از فاز. ه را به دستمي‌آوريم. مثابل
صفحه 43:
1300 |— Liquid
Tie line
a+ Liquid
|
I
‘a + Liquid |
1
ل هم 1200
لماو بيرم
۱ اث
ا ذف Ly
50 7 40 7 301 20
CG Co ©.
Composition (wt% Ni)
O.= 80 wt. % OF Overd مس
دوس لخجاراك(96:0 .سس 99 ع و
سین معط لام < 1 O,=43wt.%
Temperature (*C)
صفحه 44:
- تعیین درصد فاز هاي موجود در ماده با
استفاده از نمودار هاي فازي
#از نمودار هاي فازي مي توان جهت تعیین درصد فاز
هاي موجود در ماده استفاده کرد
#در نواحي تك فاز واضح است که يك فازکل ساختار
را تشکیل مي دهد و بنابر اين مقدار. آن 4020
درصد است.
#در نواحي دوفازي از قانون اهرم ها براي پیدا کردن
درصد وزني (اتمي و ...) استفاده مي شود.
صفحه 45:
قانون اهرمها براي تعیین درصد فاز هاي
موجود در ماده
ابتدا در دماي داده شده ۱۱۳6 16 را رسم مي کنیم
09 با استفاده از 6 نقطه شامل ترکیب دو فاز(دو سر
6 ع و ترکیب كلي اهرمي مي سازیم که نقطه
اتكا آن تركيب كلي باشد
© 0 مقدار هر فاز برابر است با فاصله نقطه اتکا از
phase 00۷۳0۳ ٩ فاز دیگر تقسیم بر طول
tie line
صفحه 46:
Liquie
Te line
a+ Liquid
Temperature (°C)
50
Cy %
Composition 0036
8
W, = R ۱۷ وب
3 8
ها ۱
وی <
صفحه 47: