Diagramas de equilíbrio - UDESC · Diagramas de equilíbrio. CIENCIA DOS MATERIAIS • Conceito de fase cristalina/não cristalina ... Ouro branco –Niquel / Prata e Paladio Exemplo

PGCEM CERÂMICA FÍSICA UDESC

Diagramas de equilíbrio

CIENCIA DOS MATERIAIS

• Conceito de fase cristalina/não cristalina

• Conceito de solução sólida

• Conceito de transformação de fase

TERMODINÂMICA QUIMICA

• Uma única estrutura é termodinamicamente estável

em uma determinada faixa de temperatura e pressão –

conceito de transformação de fase

• Conceito de estado de menor energia

• Conceito de equilíbrio termodinâmico

DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO

• TERMODINÂMICA

-TDS

• DIAGRAMAS

CIÊNCIA DOS MATERIAIS

• METALURGIA FÍSICA

• COMO CONSTRUIR

Experimento de medida de variação de

temperatura e tempo

Difração de raios-x

Análise Térmica

Sistema de um componentes



Tempertura – Pressão - Composição

Sistema de dois componentes

Tempertura - Composição

Tem

per

atura

Composição

Pressão = 1 atmLíquido

A B

A + B


condensado


Sem solução


Solução sólida total – solução líquida total

Sistema Isomórfico: é aquele onde os componentes são solúveis em todas as

proporções e em todos os estados, sólido, líquido e gás

A linha que divide as regiões de equilíbrio de

L e L+ é dita Linha líquidus a linha que

divide as regiões de equilíbrio L+ e é dita

Linha solidus. A linha líquidus define a

composição da fase líquida para qualquer

temperatura enquanto a linha sólidus define

a composição da fase sólida.


Solução sólida total – solução líquida total

Sistema Isomórfico: é aquele onde os componentes são solúveis em todas as

proporções e em todos os estados, sólido, líquido e gás

No estado sólido podemos ter solução sólida substitucional e solução sólida

intersticial

(1) Substitucional – O soluto ocupa posições na estrutura cristalina, em

sustitução a um dos átomos do solvente.

(2) Intersticial – o soluto entra em um dos espaços vazios (vacâncias) entre os

átomos da estrutura cristalina do solvente.

(3) Estrutura cristalina: Ambos, soluto e solvente devem ter mesma estrutura

cristalina para que a substituição possa ocorrer progressivamente, sem que

ocorra mudança de fase.

Regra da Alavanca

CoCl

Co- Cl

Ce

Cl- CeCo- Ce

Composição da fase A Composição da fase B

Amostra

Quando existem duas fases em

equilíbrio estas são ditas fases

conjugadas e a linha isotérmica que as

une é conhecida como linha conjugada.

Tratamento térmico de homogeneização: O gradiente

de concentração gerado durante o resfriamento pode ser

eliminado através de um tratamento térmico, realizado

em temperatura abaixo da temperatura da linha sólidus

(levando-se em consideração os possíveis

deslocamento), por período de tempo adequado a

permitir o processo de difusão e homogeneização da

composição do sólido.

Equilíbrio Fora do equilíbrio

Exemplo – Produção de Jóias

Ponto de fusão congruente

Em alguns casos as curvas líquidus

e sólidus apresentam ponto de

máximo ou mínimo. Neste ponto

as linhas líquidus e sólidus devem

se encontrar e estes pontos são

definidos como Pontos de fusão

congruente de ligas

L

A B

Tem

per

atura

L

A B

Tem

per

atura

-Sistemas Isomórficos: Ag-Pd, Bi-Sb, Co-Ti, Mo-Ta, Mo-Ti, Mo-V, Mo-W, Hf-Zr

-Sistemas Isomórficos com ponto de mínimo: Cb-Hf, Cb-V, Co-Pd, Co-Pt, Au-Cu,

Au-Ni, Cs-K, Cr-Mo, Ti-V, Cr-Mo, Ti-Zr, K-Rb, Ni-Pd, Cr-V

-Sistemas Isomórficos com ponto de máximo: em metais são desconhecidos, sendo

possíveis em não metálicos


Solução sólida parcial – solução líquida total

Sistema de dois componentes - condensado



Com Solução solida total em um intervalo de temperatura e Gap de miscibilidade

Ouro branco – Niquel / Prata e Paladio




The special feature about this

diagram is that both oxides have a

rocksalt structure. Pauling’s rules

tell us not to be surprised that they

are fully interchangeable.

However, it is reported that there

is a two-phase region at low

temperatures.



T1

Reação invariante - eutética

L

L




This diagram is a classic eutectic

even though CaO and MgO both

adopt the rocksalt structure.

Because the sizes of the two

cations differ by more than 15%,

solid solubility is limited.


Com formação de composto intermediário congruente






Outras Reações do tipo eutética

G

L L

L

G L

G

L

G

L

G

L

L L

Ocorre em baixas pressões e altas

temperaturas em metais

Comum em sistema gás metal

Nenhum caso em metais


L

L

G L

L L

Monotetica

Provavelmente não ocorre

Casos raros em metais

L

Eutética


G Pode ocorrer em algums sistemas

L

Eutetoide

Reação invariante - peritética

L



Com formação de composto intermediário incongruente

LTem

per

atu

ra

ComposiçãoA B

+

+ L

L

Tem

per

atu

ra

ComposiçãoA B

+

+ L

L

+




L

A B






This diagram illustrates the

concept of incongruent

melting: there are actually

three incongruently melting

compounds. The diagram

also shows that we cannot

produce pure cubic BaTiO3

by solidifying a liquid of that

composition,

Reação invariante - peritétoide




L


Solução sólida parcial – solução líquida parcial

Reação invariante - sintético

III LL


LL

Outras Reações do tipo peritética

G

L L

L

G L

G

L

G

L

G

L

L L

Provavelmente não ocorrem

Ocorre em sistemas não metálicos

Nenhum caso observado em metais

Provavelmente ocorrem em alta T


L

L

G L

L L

Provavelmente ocorre em poucos casos

Sintética

Peritética

L


Pode ocorrer em poucos casos

G Ocorre em baixas pressões

L

Peritetoide


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