Что означают термины точка ликвидуса и точка солидуса
Температура плавления алюминия
Температура плавления чистого алюминия
Плавление алюминия, как и других веществ, происходит при подводе к нему тепловой энергии, снаружи или непосредственно в его объём, как это происходит, например, при индукционном нагреве.
Температура плавления алюминия зависит от его чистоты:
Температура плавления металлов
Металлы и неметаллы
Любой кусок металла, например, алюминия, содержит миллионы отдельных кристаллов, которые называются зернами. Каждое зерно имеет свою уникальную ориентацию атомной решетки, но все вместе зерна ориентированы внутри этого куска случайным образом. Такая структура называется поликристаллической.
Аморфные материалы, например, стекло, отличаются от кристаллических материалов, например, алюминия, по двум важным отличиям, которые связаны друг с другом:
Различие молекулярной структуры можно видеть на рисунке 1. Слева показана плотно упакованная и упорядоченная кристаллическая структура. Аморфный материал показан справа: менее плотная структура со случайным расположением атомов.
Рисунок 1 – Структура кристаллических (а) и аморфных (б) материалов.
Кристаллическая структура: упорядоченная, повторяющаяся и плотная,
аморфная структура – более свободно упакованная
с беспорядочным расположением атомов.
Плавление металлов
Это различие в структуре проявляется при плавлении металлов, в том числе, плавлении алюминия различной чистоты и его сплавов. Менее плотно упакованные атомы дают увеличение объема (снижение плотности) по сравнению с тем же металлом в твердом кристаллическом состоянии.
Металлы при плавлении испытывают увеличение объема. У чистых металлов это объемное изменение происходит весьма резко и при постоянной температуре – температуре плавления, как это показано на рисунке 2. Это изменение представляет собой разрыв между наклонными линиями по обе стороны от точки плавления. Обе эти наклонные линии характеризуют температурное расширение металла, которое обычно является различным в жидком и твердом состоянии.
Рисунок 2 – Характерное изменение объема чистого металла
по сравнению с изменением объема аморфного материала [4]:
Tg – температура стеклования (перехода жидкого состояния в твердое);
Tm – температура плавления
Теплота плавления
С этим резким увеличением объема при переходе металла из твердого состояния в жидкое связано определенное количество тепла, которое называется скрытой теплотой плавления. Это тепло заставляет атомы терять плотную и упорядоченное кристаллическую структуру. Этот процесс является обратимым, он работает в обоих направлениях – и при нагреве, и при охлаждении.
Равновесная температура плавления
Как было показано выше, чистые кристаллические вещества, например, чистые металлы, имеют характерную температуру плавления, которую часто называют «точкой плавления». При этой температуре это чистое твердое кристаллическое вещество плавится и становится жидкостью. Переход между твердым и жидким состоянием для малых образцов чистых металлов настолько мал, что может измеряться с точностью 0,1 ºС.
Жидкости имеют характерную температуру, при которой они превращаются в твердое вещество. Эту температуру называют температурой затвердевания или точкой затвердевания. Теоретически – в равновесных условиях – равновесная температура плавления твердого вещества является той же самой, что и равновесная температура его затвердевания. На практике можно наблюдать небольшие различия между этими величинами (рисунок 3).
Рисунок 3 – Кривые охлаждения и нагрева чистого металла.
Видны явления переохлаждения при охлаждении и перегрева при нагреве.
В начале затвердевания наблюдается впадина на кривой охлаждения,
что объясняется замедленным началом кристаллизации [4]
Температуры ликвидус и солидус
При затвердевании этого сплава из жидкого состояния температура начала кристаллизации (затвердевания) будет та же температурой ликвидус, а окончания кристаллизации – та же температура солидус. При температуре сплава между его температурами солидуса и ликвидуса он находится в полужидком-полутвердом, кашеобразном состоянии.
Плавление алюминия
Влияние легирующих элементов и примесей
Добавление в алюминий других элементов, в том числе легирующих, снижает температуру его плавления, точнее – начала его плавления. Так, у некоторых литейных алюминиевых сплавов с большим содержанием кремния и магния температура начала плавления снижается почти до 500 °С. Вообще, понятие «температура плавления» распространяется только на чистые металлы и другие кристаллические вещества. У сплавов же нет определённой температуры плавления: процесс их плавления (и затвердевания) происходит в некотором интервале температур.
Рисунок 4- Изменение удельного объема чистого металла (алюминия) и
сплава этого металла (алюминиевого сплава) [4]
Интервалы температуры плавления
В таблице ниже представлены температуры ликвидуса и солидуса некоторых промышленных деформируемых сплавов. Необходимо иметь в виду, что понятия температур солидус и ликвидус определены для равновесных превращений жидкой фазы в твердую и обратно, то есть при бесконечной длительности процессов. На практике надо делать поправки с учетом скорости нагрева или охлаждения.
Плавление силумина
Не все сплавы имеют интервал между температурами солидус и ликвидус. Такие сплавы называют эвтектическим. Например, у алюминиевого сплава с содержанием 12,5 % кремния точки ликвидуса и солидуса сводятся в точку: этот сплав как и чистые металлы имеет не интервал, а точку плавления. Эта точка и температура называются эвтектическими. Этот сплав относится к знаменитым литейным алюминиево-кремниевым сплавам – силуминам с узким интервалом солидус-ликвидус, что и дает их лучшие литейные свойства.
В двойном сплаве Al-Si температура солидус постоянна и составляет 577 °С. При увеличении содержания кремния температура ликвидус снижается от максимального значения для чистого алюминия 660 °С и до совпадения с температурой солидуса 577 °С при содержании кремния 12,6 %.
Среди других легирующих элементов алюминия сильнее всего понижает температуру плавления магний: эвтектическая температура 450 °С достигается при содержании магния 18,9 %. Медь дает эвтектическую температуру 548 °С, а марганец – всего лишь 658 °С! Большинство сплавов являются не двойными, а тройными и даже четверными. Поэтому при совместном влиянии нескольких легирующих элементов температура солидуса – начала плавления или конца затвердевания может быть еще ниже.
Затвердевание алюминия
Чистый алюминий
Чистые металлы, в том числе, чистый алюминий, имеют четкую температуру плавления – точку плавления. Затвердевание или «замерзание» чистого алюминия происходит также при постоянной температуре. Когда чистый жидкий алюминий охлаждается, его температура падает до температуры затвердевания и остается при этой температуре, пока весь он (жидкий алюминий) не затвердеет. На рисунках 5 и 6 показаны типичные кривые охлаждения чистого металла с переходом его из жидкого состояния в твердое.
Рисунок 5 – Кривая охлаждения чистого металла (например, алюминия) [3]
Рисунок 6 – Затвердевание чистого алюминия [5]
Алюминиевый сплав
При затвердевании алюминиевого сплава, который состоит из алюминия и растворенного в нем легирующего элемента, например, кремния или меди, то кривая охлаждение этого сплава показывает, что начало затвердевания происходит при одной температуре, а окончание – при другой температуре (рисунок 7).
Рисунок 7 – Кривая охлаждения сплава (например, алюминиевого сплава) [3]
Расплавление алюминиевых сплавов для литья
Для нагрева алюминиевого сплава до температуры жидкого состояния, при которой возможно выполнение операций литья, применяют плавильные печи различных видов. Тепловая энергия, которая требуется для того, чтобы нагреть металл до температуры жидкого состояния, при которой его можно разливать в литейные формы, состоит из суммы следующих компонентов:
Температура разливки – это температура расплавленного металла, при которой он заливается в литейную форму. Важным фактором здесь является разность между температурой разливки и температурой, при которой начинается затвердевание. Этой температурой является температура (точка) плавления для чистого алюминия или температура ликвидус для алюминиевого сплава. Эту разность температур иногда называют перегревом. Этот термин также может применяться для количества теплоты, которое надо отобрать от жидкого металла между разливкой и моментом начала затвердевания.
Температура кипения
Другие термические свойства алюминия [1]:
Температура плавления различных металлов
Температура плавления некоторых других чистых металлов составляет (градусы Цельсия) [1]:
Ликвидус
В системе переменного состава ликвидус является геометрическим местом точек в координатах Температура-Состав, отвечающим максимальному насыщению твёрдой фазой расплавленной фазы.
В стекольной промышленности точка ликвидуса важна, потому что кристаллизация может привести к порче продукта во время плавления и формирования стекла.
Источники
См. также
Полезное
Смотреть что такое «Ликвидус» в других словарях:
ликвидус — линия, температура Словарь русских синонимов. ликвидус сущ., кол во синонимов: 2 • линия (182) • … Словарь синонимов
ликвидус — [ Словарь иностранных слов русского языка
ЛИКВИДУС — [liquidus жидкий] линия ликвидуса, поверхность ликвидуса графическое изображение зависимости температур начала равновесной кристаллизации расплавов или растворов от их состава. Выше температуры ликвидуса может существовать только жидкая фаза. На… … Геологическая энциклопедия
ликвидус — 1. Самая низкая температура, при которой металл или сплав находится в жидком состоянии. 2. На фазовой диаграмме равновесия местоположение точек, представляющих температуры, при которых для различных составов системы начинается кристаллизация при… … Справочник технического переводчика
Ликвидус — Liquidus Ликвидус. (1) Самая низкая температура, при которой металл или сплав находится в жидком состоянии. (2) На фазовой диаграмме равновесия местоположение точек, представляющих температуры, при которых для различных составов системы… … Словарь металлургических терминов
ликвидус — likvidas statusas T sritis chemija apibrėžtis Būsenos diagramos pusiausvyros linija, vaizduojanti lydymosi arba kristalinimosi pradžią. atitikmenys: angl. liquidication curve; liquidus; liquidus curve; liquidus line rus. кривая жидкости; кривая… … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
Ликвидус — (от лат. liquidus жидкий) линия ликвидуса, поверхность ликвидуса, графическое изображение зависимости температур начала равновесной кристаллизации растворов или сплавов от их химического состава (см. Двойные системы) … Большая советская энциклопедия
ликвидус — ликвидус, ликвидусы, ликвидуса, ликвидусов, ликвидусу, ликвидусам, ликвидус, ликвидусы, ликвидусом, ликвидусами, ликвидусе, ликвидусах (Источник: «Полная акцентуированная парадигма по А. А. Зализняку») … Формы слов
ЛИКВИДУС — (от лат. liquidus жидкий, расплавленный) темп pa начала равновесной кристаллизации р ров или сплавов. На диаграммах состояния линия или поверхность Л. множество точек (темп р) начала кристаллизации (в зависимости от хим. состава) … Большой энциклопедический политехнический словарь
ЛИКВИДУС — (от лат. liquidus жидкий, расплавленный), темп pa начала выделения (кристаллизации) индивидуальных тв. компонентов из р ра (сплава) при охлаждении. На диаграмме состояния линия или поверхность Л. множество точек (темп р) начала кристаллизации (в… … Естествознание. Энциклопедический словарь
Солидус
Солидус (лат. solidus «твёрдый») — линия на фазовых диаграммах, на которой исчезают последние капли расплава, или температура, при которой плавится самый легкоплавкий компонент. Схожий, но противоположный термин, — ликвидус.
Иными словами, солидус — кривая, которая показывает для каждой температуры состав твёрдой фазы, которая может находиться в равновесии с жидкой.
Ретроградным (от лат. retrogradus «идущий назад») называют солидус, поворачивающий к ординате компонента при понижении температуры. Ретроградное плавление связано с образованием жидкой фазы, резко отличающейся по химическому составу от исходного твёрдого раствора. Ретроградное плавление можно трактовать как процесс выделения из твёрдого раствора легкоплавкого вещества.
В геологии выделяется сухой и мокрый солидус — линия начала плавления породы в безводных и водонасыщенных условиях.
Источники
См. также
Полезное
Смотреть что такое «Солидус» в других словарях:
СОЛИДУС — (от лат. solidus плотный прочный), графическое изображение (линия, поверхность) зависимости температур конца равновесной кристаллизации растворов или сплавов от химического состава … Большой Энциклопедический словарь
солидус — сущ., кол во синонимов: 2 • линия (182) • поверхность (32) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
Солидус — Solidus Солидус. (1) Самая высокая температура, при которой металл или сплав находится полностью в твердом состоянии. (2) В фазовой диаграмме, положение точек линии солидус представляет температуры, при которых соединения с различным химическим… … Словарь металлургических терминов
солидус — (от лат. solidus плотный, прочный), графическое изображение (линия, поверхность) зависимости температуры конца равновесной кристаллизации растворов или сплавов от содержания компонентов. * * * СОЛИДУС СОЛИДУС (от лат. solidus плотный, прочный),… … Энциклопедический словарь
Солидус — [solidus] линия солидуса, поверхность солидуса графическое изображение зависимости температур конца равновесной кристаллизации растворов или сплавов от их состава (Смотри Диаграмма состояния). Температуру солидус определяют методом термического… … Энциклопедический словарь по металлургии
СОЛИДУС — [solidus] линия солидуса, поверхность солидуса – графическое изображение зависимости температуры конца равновесной кристаллизации растворов или сплавов от их состава (см. Диаграмма состояния). Температуру солидуса опредеделяют методом… … Металлургический словарь
солидус — sukietėjimo kreivė statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Būsenos diagramos linija, vaizduojanti pusiausvirosios kristalizacijos temperatūros priklausomybę nuo daugiasandės sistemos sudėties. atitikmenys: angl. solidification … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
солидус — solidas statusas T sritis chemija apibrėžtis Būsenų diagramos linija, vaizduojanti pusiausvirosios kristalizacijos temperatūros priklausomybę nuo daugiakomponentės sistemos sudėties. atitikmenys: angl. solidification curve; solidus; solidus line… … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
солидус — sukietėjimo kreivė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. solidification curve; solidus curve; solidus line vok. Solidus, f; Soliduskurve, f; Soliduslinie, f rus. кривая солидуса, f; кривая твёрдой фазы, f; солидус, m pranc. courbe de… … Fizikos terminų žodynas
Солидус — (от лат. solidus плотный, твёрдый) линия солидуса, поверхность солидуса, графическое изображение зависимости температур конца равновесной кристаллизации растворов или сплавов от их состава (см. Двойные системы, Тройные системы) … Большая советская энциклопедия
Ликвидус
Смотреть что такое «Ликвидус» в других словарях:
Ликвидус — на фазовых диаграммах линия полного плавления твёрдых фаз. Схожее, но противоположное, понятие солидус. Температура ликвидуса (по H.Yoder, 1976) TL это максимальная температура насыщения первичной твёрдой фазой расплава данного валового состава.… … Википедия
ликвидус — линия, температура Словарь русских синонимов. ликвидус сущ., кол во синонимов: 2 • линия (182) • … Словарь синонимов
ликвидус — [ Словарь иностранных слов русского языка
ЛИКВИДУС — [liquidus жидкий] линия ликвидуса, поверхность ликвидуса графическое изображение зависимости температур начала равновесной кристаллизации расплавов или растворов от их состава. Выше температуры ликвидуса может существовать только жидкая фаза. На… … Геологическая энциклопедия
ликвидус — 1. Самая низкая температура, при которой металл или сплав находится в жидком состоянии. 2. На фазовой диаграмме равновесия местоположение точек, представляющих температуры, при которых для различных составов системы начинается кристаллизация при… … Справочник технического переводчика
ликвидус — likvidas statusas T sritis chemija apibrėžtis Būsenos diagramos pusiausvyros linija, vaizduojanti lydymosi arba kristalinimosi pradžią. atitikmenys: angl. liquidication curve; liquidus; liquidus curve; liquidus line rus. кривая жидкости; кривая… … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
Ликвидус — (от лат. liquidus жидкий) линия ликвидуса, поверхность ликвидуса, графическое изображение зависимости температур начала равновесной кристаллизации растворов или сплавов от их химического состава (см. Двойные системы) … Большая советская энциклопедия
ликвидус — ликвидус, ликвидусы, ликвидуса, ликвидусов, ликвидусу, ликвидусам, ликвидус, ликвидусы, ликвидусом, ликвидусами, ликвидусе, ликвидусах (Источник: «Полная акцентуированная парадигма по А. А. Зализняку») … Формы слов
ЛИКВИДУС — (от лат. liquidus жидкий, расплавленный) темп pa начала равновесной кристаллизации р ров или сплавов. На диаграммах состояния линия или поверхность Л. множество точек (темп р) начала кристаллизации (в зависимости от хим. состава) … Большой энциклопедический политехнический словарь
ЛИКВИДУС — (от лат. liquidus жидкий, расплавленный), темп pa начала выделения (кристаллизации) индивидуальных тв. компонентов из р ра (сплава) при охлаждении. На диаграмме состояния линия или поверхность Л. множество точек (темп р) начала кристаллизации (в… … Естествознание. Энциклопедический словарь
ликвидус
Смотреть что такое «ликвидус» в других словарях:
Ликвидус — на фазовых диаграммах линия полного плавления твёрдых фаз. Схожее, но противоположное, понятие солидус. Температура ликвидуса (по H.Yoder, 1976) TL это максимальная температура насыщения первичной твёрдой фазой расплава данного валового состава.… … Википедия
ликвидус — линия, температура Словарь русских синонимов. ликвидус сущ., кол во синонимов: 2 • линия (182) • … Словарь синонимов
ЛИКВИДУС — [liquidus жидкий] линия ликвидуса, поверхность ликвидуса графическое изображение зависимости температур начала равновесной кристаллизации расплавов или растворов от их состава. Выше температуры ликвидуса может существовать только жидкая фаза. На… … Геологическая энциклопедия
ликвидус — 1. Самая низкая температура, при которой металл или сплав находится в жидком состоянии. 2. На фазовой диаграмме равновесия местоположение точек, представляющих температуры, при которых для различных составов системы начинается кристаллизация при… … Справочник технического переводчика
Ликвидус — Liquidus Ликвидус. (1) Самая низкая температура, при которой металл или сплав находится в жидком состоянии. (2) На фазовой диаграмме равновесия местоположение точек, представляющих температуры, при которых для различных составов системы… … Словарь металлургических терминов
ликвидус — likvidas statusas T sritis chemija apibrėžtis Būsenos diagramos pusiausvyros linija, vaizduojanti lydymosi arba kristalinimosi pradžią. atitikmenys: angl. liquidication curve; liquidus; liquidus curve; liquidus line rus. кривая жидкости; кривая… … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
Ликвидус — (от лат. liquidus жидкий) линия ликвидуса, поверхность ликвидуса, графическое изображение зависимости температур начала равновесной кристаллизации растворов или сплавов от их химического состава (см. Двойные системы) … Большая советская энциклопедия
ликвидус — ликвидус, ликвидусы, ликвидуса, ликвидусов, ликвидусу, ликвидусам, ликвидус, ликвидусы, ликвидусом, ликвидусами, ликвидусе, ликвидусах (Источник: «Полная акцентуированная парадигма по А. А. Зализняку») … Формы слов
ЛИКВИДУС — (от лат. liquidus жидкий, расплавленный) темп pa начала равновесной кристаллизации р ров или сплавов. На диаграммах состояния линия или поверхность Л. множество точек (темп р) начала кристаллизации (в зависимости от хим. состава) … Большой энциклопедический политехнический словарь
ЛИКВИДУС — (от лат. liquidus жидкий, расплавленный), темп pa начала выделения (кристаллизации) индивидуальных тв. компонентов из р ра (сплава) при охлаждении. На диаграмме состояния линия или поверхность Л. множество точек (темп р) начала кристаллизации (в… … Естествознание. Энциклопедический словарь