DIAGRAMAS DE FASE

Introducción

Son representaciones gráficas de las fases presentes en un sistema a varias temperaturas, presiones y composiciones. La información que se obtiene es: • Las fases presentes en el sistema a diferentes composiciones y temperaturas bajo condiciones de enfriamiento lento (equilibrio).

• La temperatura a la cual las diferentes fases comienzan a fundirse.

• La presencia de fenómenos de alotropía o polimorfismo en estado sólido.

Diagramas de fase de una sola componente Una sustancia pura como el agua puede existir en las fases sólida, líquida y gaseosa, dependiendo de las condiciones de temperatura y presión.

Regla de las fases o de Gibss

Permite obtener los grados de libertad (F) para mantener el equilibrio en un sistema, en base al número de sus componentes (C) y fases presentes (P), teniendo en cuenta la existencia de dos variables termodinámicas independientes, usualmente presión y temperatura. La regla se expresa por la relación:

F + P = C + 2

C = 1 P = 1 F = 2 (P, T)

C = 1 P = 2 F = 1 ; P = P (T)

Diagramas binarios

La constitución de una aleación queda descrita por: •  La composición global de la aleación •  El número de fases presentes •  La composición de cada fase •  La fracción, porcentaje o proporción en peso de cada fase

Diagrama de fases del sistema C-S. Formación de CS Material composite

Desarrollo de microestructura

Diagrama Eutéctico Solubilidad total en estado líquido y nula en sólido Eutéctico: punto invariante (F= 0) en el que un líquido (L) se transforma en otros dos sólidos diferentes (α y β).

Reacción eutéctica L → α + β

L

α + β

L + β L + α

Diagrama con punto de equilibrio Peritéctico Punto invariante (F = 0) en el que un líquido (L) y una fase sólida (ε) se transforman en otra sólida distinta (η). Reacción peritéctica: L + ε → η

Diagramas con punto de equilibrio PERITECTOIDE Peritectoide: punto invariante (F = 0) en el que dos sólidos (α y β) se transforman en otro sólido diferente (γ).

Reacción peritectoide

α + β → γ •

Diagramas de equilibrio con EUTECTOIDE Eutectoide: punto invariante (F= 0) en el que un sólido (γ) se transforma en otros dos sólidos diferentes (α y β).

Reacción eutectoide

γ → α + β

Sistema ternario Para representación bidimensional, las concentraciones de los tres componentes a P

y T dadas, se grafican sobre un triangulo equilátero:

•  Cada vértice del triangulo representa el 100% del componente con que se designa.

•  Las divisiones o líneas paralelas al lado BC, dan los porcentajes de A, que van desde 0%A (sobre BC) hasta 100%A (vértice).

•  Análogamente, las líneas que dividen los lados BA y BC y son paralelas a AC nos dan los porcentajes de B, y las que dividen a CA y CB y paralelas a AB representan los porcentajes de C.

•  Para graficar un punto sobre el diagrama tal como D, localizamos su composiciones en 30% de A, 20% de B y por ende 50% de C, el cual queda definido.

Sistema TiO2-FeO-Fe2O3 a altas temperaturas

L. A. Bursill, J. Solid State Chem. 1974, 10, 72.

Cerámicas optoelectrónicas PZTL Moduladores, filtros de color, obturadores, dispositivos de almacenamiento

Materiales refractarios