Diagramas de equilíbrio PGCEM CERÂMICA FÍSICA UDESC

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1 Diagramas de equilíbrio PGCEM CERÂMICA FÍSICA UDESC

2 CIENCIA DOS MATERIAIS Conceito de fase cristalina/não cristalina Conceito de solução sólida Conceito de transformação de fase DIAGRAMA DE EQUIÍBRIO 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

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4 TERMODINÂMICA -TDS

5 DIAGRAMAS

6 CIÊNCIA DOS MATERIAIS

7 METAURGIA FÍSICA

8 COMO CONSTRUIR Difração de raios-x Experimento de medida de variação de temperatura e tempo Análise Térmica

9 Sistema de um componentes

10 Sistema de um componentes

11 Sistema de um componentes

12 Temperatura Sistema de dois componentes Tempertura Pressão - Composição Tempertura - Composição íquido Pressão = 1 atm A A + B Composição B

13 Sistema de dois componentes condensado Sistema de dois componentes Sem solução

14 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 e + é dita inha líquidus a linha que divide as regiões de equilíbrio + e é dita inha solidus. A linha líquidus define a composição da fase líquida para qualquer temperatura enquanto a linha sólidus define a composição da fase sólida.

15 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.

16 Regra da Alavanca C o - C l C e C l C l - C e C o - C e C o Amostra Composição da fase A Composição da fase B

17 Equilíbrio Fora do equilíbrio 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.

18 Exemplo Produção de Jóias

19 Temperatura Temperatura Ponto de fusão congruente A B A B 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 -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

20 Sistema de dois componentes - condensado Sistema de dois componentes Solução sólida parcial solução líquida total

21 Exemplo Produção de Jóias

22 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

23 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.

24 Sistema de dois componentes - condensado Sistema de dois componentes Solução sólida parcial solução líquida total T 1 Reação invariante - eutética

25 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.

26 Sistema de dois componentes - condensado Sistema de dois componentes Com formação de composto intermediário congruente

27 Sistema de dois componentes Solução sólida parcial solução líquida total

28 Sistema de dois componentes Solução sólida parcial solução líquida total

29 Outras Reações do tipo eutética G G G Ocorre em baixas pressões e altas temperaturas em metais G G Comum em sistema gás metal Nenhum caso em metais

30 G Outras Reações do tipo eutética G Pode ocorrer em algums sistemas Monotetica Eutética Eutetoide Provavelmente não ocorre Provavelmente não ocorre Casos raros em metais

31 Temperatura Temperatura Sistema de dois componentes - condensado Sistema de dois componentes Com formação de composto intermediário incongruente + + Reação invariante - peritética A + Composição B A + + Composição B

32 Sistema de dois componentes - condensado Sistema de dois componentes Com formação de composto intermediário incongruente A B

33 Sistema de dois componentes - condensado Sistema de dois componentes Com formação de composto intermediário incongruente

34 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,

35 Sistema de dois componentes - condensado Sistema de dois componentes Com formação de composto intermediário incongruente Reação invariante - peritétoide

36 Sistema de dois componentes - condensado Sistema de dois componentes Solução sólida parcial solução líquida parcial Reação invariante - sintético I II

37 Outras Reações do tipo peritética G G Provavelmente não ocorrem G G G Provavelmente ocorrem em alta T Ocorre em sistemas não metálicos Nenhum caso observado em metais

38 G Outras Reações do tipo eutética Provavelmente ocorre em poucos casos Provavelmente não ocorre Pode ocorrer em poucos casos G Ocorre em baixas pressões Sintética Peritética Peritetoide

39 Sistema de dois componentes

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