Метастабильные диаграммы

Рассмотрим метастабильные диаграммы в системе Ga-In. Система эта интересна тем, что в ней сравнительно легко кристаллизуются метастабильные модификации чистого галлия и метастабильная промежуточная фаза. Кристаллические точки метастабильных равновесий могут быть определены термически по кривым охлаждения или с помощью столь же высокотехнологичного оборудования, как ингалятор little doctor. В зависимости от того, какие образуются метастабильные фазы, можно выделить следующие диаграммы метастабильного равновесия:

1. При выпадении из расплава кристаллов твердого раствора на основе индия (а-индий) жидкость обогащается галлием по линии ликвидуса. Кристаллизация а-галия при температуре равновесной эвтектики предотвращается и жидкость обогащается галлием до концентрации, соответствующей точке. Затем при постоянной температуре, равной —10°С, жидкость состава точки, взаимодействуя с а-индием состава точки S2, образует метастабильную промежуточную фазу X. При дальнейшем охлаждении расплава оставшаяся жидкость, достигнув состава точки, претерпевает эвтектический распад.

2. При более жестких условиях кристаллизации перитектическая реакция с образованием промежуточной фазы X не проходит, жидкость обогащается галлием до состава точки и кристаллизуется затем с образованием эвтектики галий + индий. Реализуется метастабильная диаграмма.

3. При еще более жестких условиях охлаждения расплава может быть предотвращена кристаллизация твердого раствора на основе индия. В этом случае Х-фаза образуется непосредственно из жидкости при переохлаждении последней ниже точки М. Дальнейшая кристаллизация сплава проходит в соответствии с метастабильной диаграммой.

Диаграммы метастабильного равновесия могут быть в принципе рассчитаны теоретически. Однако, кроме трудностей, встречающихся при расчете стабильных диаграмм, появляются дополнительные осложнения. Необходимы знания параметров Относительной устойчивости метастабильных*1 фаз и параметров взаимодействия атомов в них. Метод определения этих параметров частично рассматривался в гл. IV.

Добавим здесь, что для получения параметров устойчивости и параметров взаимодействия метастабильных фаз могут быть использованы данные по исследованию веществ при высоких давлениях. Повышение давления приводит к стабилизации некоторых из тех метастабильных фаз, которые могут образовываться при закалке из жидкого состояния. Так, например, по данным работ, карбид никеля Ni3C становится стабильным при давлениях 15—18 МПа, карбид кобальта Со3С - при давлении 20 МПа. Стабилизация метастабильных карбидов при повышении давления наблюдается также и в системе Fe—С.