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
Sistema de um componentes
Sistema de um componentes
Tempertura – Pressão - Composição
Sistema de dois componentes
Tempertura - Composição
Tem
per
atura
Composição
Pressão = 1 atmLíquido
A B
A + B
Sistema de dois componentes
condensado
Sistema de dois componentes
Sem solução
Sistema de dois componentes
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.
Sistema de dois componentes
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
Sistema de dois componentes
Solução sólida parcial – solução líquida total
Sistema de dois componentes - condensado
Exemplo – Produção de Jóias
Sistema de dois componentes
Com Solução solida total em um intervalo de temperatura e Gap de miscibilidade
Ouro branco – Niquel / Prata e Paladio
Exemplo – Produção de Jóias
Sistema de dois componentes
Solução sólida parcial – solução líquida total
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.
Sistema de dois componentes
Solução sólida parcial – solução líquida total
T1
Reação invariante - eutética
L
L
Sistema de dois componentes - condensado
Sistema de dois componentes
Solução sólida parcial – solução líquida total
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.
Sistema de dois componentes
Com formação de composto intermediário congruente
Sistema de dois componentes - condensado
Sistema de dois componentes
Solução sólida parcial – solução líquida total
Sistema de dois componentes
Solução sólida parcial – solução líquida total
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
Outras Reações do tipo eutética
L
L
G L
L L
Monotetica
Provavelmente não ocorre
Casos raros em metais
L
Eutética
Provavelmente não ocorre
G Pode ocorrer em algums sistemas
L
Eutetoide
Reação invariante - peritética
L
Sistema de dois componentes - condensado
Sistema de dois componentes
Com formação de composto intermediário incongruente
LTem
per
atu
ra
ComposiçãoA B
+
+ L
L
Tem
per
atu
ra
ComposiçãoA B
+
+ L
L
+
Sistema de dois componentes - condensado
Sistema de dois componentes
Com formação de composto intermediário incongruente
L
A B
Sistema de dois componentes - condensado
Sistema de dois componentes
Com formação de composto intermediário incongruente
Sistema de dois componentes
Solução sólida parcial – solução líquida total
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
Sistema de dois componentes - condensado
Com formação de composto intermediário incongruente
Sistema de dois componentes
L
Sistema de dois componentes
Solução sólida parcial – solução líquida parcial
Reação invariante - sintético
III LL
Sistema de dois componentes - condensado
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
Outras Reações do tipo eutética
L
L
G L
L L
Provavelmente ocorre em poucos casos
Sintética
Peritética
L
Provavelmente não ocorre
Pode ocorrer em poucos casos
G Ocorre em baixas pressões
L
Peritetoide
Sistema de dois componentes