Daugiakomponentės sistemos fazių būsenų diagrama. Fazių perėjimai. Būsenos diagrama. Trijų taškų fazių diagramos
Vienkomponentė nevienalytė sistema yra viena medžiaga, kuri yra skirtingų agregacijos būsenų arba polimorfinių modifikacijų. Pagal Gibso fazės taisyklę, esant K = 1 C = 3 F. vienu metu egzistuojančių fazių skaičius vienkomponentėje nevienalytėje sistemoje gali būti ne daugiau kaip trys. Jei polimorfizmo nėra, tai yra skystos, kietos ir garų fazės. Tokioje sistemoje galimos dviejų fazių pusiausvyros: „skystas-garas“, „kietas-garas“ ir „kietas-skystis“. Kiekvienai iš šių pusiausvyrų būdingas tam tikras ryšys tarp parametrų P ir T, nustatytas Clausius-Clapeyron lygtimis atitinkamiems procesams: garavimui, sublimacijai ir lydymui.
Šiuos ryšius taip pat galima nustatyti empiriškai, fizikinės ir cheminės analizės metodais. Jie grafiškai pavaizduoti "slėgio-temperatūros" koordinačių ašyse kreivių Р = f(T) pavidalu.
Vadinamas skirtingų P ir T fazių pusiausvyros būsenų grafinis vaizdas būsenos diagramą arba fazių diagramą. Apsvarstykite, kaip pavyzdį, vandens ir sieros fazių diagramas.
4.5.1. Vandens fazių diagrama
Vandens būklė buvo tiriama esant įvairiems temperatūrų ir slėgio diapazonams. Yra žinoma, kad esant dideliam slėgiui, ledas gali būti įvairių kristalinių modifikacijų, priklausomai nuo fizinių sąlygų (P ir T). Šis reiškinys, vadinamas polimorfizmu, būdingas daugeliui kitų medžiagų. Mes apsvarstysime vandens būsenos diagramą esant žemam slėgiui (iki 2000 atm).
Diagramoje yra trys fazės laukai ( ryžių. 4.1):
AOB - skysčio laukas,
BOS (po kreive) - nesočiųjų garų laukas,
AOS yra kietosios fazės laukas.
Ryžiai. 4.1. Vandens fazių diagrama
Bet kuriame lauko taške sistema yra vienfazė ir dvimarė (K = 1; F = 1; C = 2), t.y. tam tikrose ribose galima keisti temperatūrą ir slėgį nekeičiant fazių skaičiaus ir jų pobūdžio. Pavyzdžiui, taškas 1 atitinka skystą vandenį, kurio parametrai t 1 ir P 1 .
Jei sistemoje dvi fazės yra pusiausvyroje, tai K = 1; F = 2; C = 1, t.y. sistema yra monovariantinė. Tai reiškia, kad vienas parametras gali būti savavališkai keičiamas tam tikrose ribose, o kitas turi keistis priklausomai nuo pirmojo. Ši priklausomybė išreiškiama kreive Р = f(Т): RH - garavimo (arba kondensacijos) kreivė; OS - sublimacijos (arba sublimacijos) kreivė; AO – lydymosi (arba kietėjimo) kreivė. Pavyzdžiui, taškas 2 apibūdina pusiausvyros sistemą, kurioje esant temperatūrai t 2 ir slėgiui Р 2 vanduo ir sotieji vandens garai yra pusiausvyroje. Jei P 2 \u003d 1 atm, tada t 2 vadinamas normalia virimo temperatūra.
OM vandens garavimo kreivė nutrūksta kritiniame taške (B), kai t= 374С ir P = 218 atm. Virš šio taško skysto ir garinio vandens savybės nesiskiria. Tai nustatė D. I. Mendelejevas 1860 m
AO ledo tirpimo kreivė esant slėgiui iki 2047 atm turi kairįjį nuolydį, kuris atitinka sąlygą V f.p.< 0 (мольный объем льда >molinis vandens tūris). Toks ledas yra lengvesnis už vandenį, plūduriuoja ant vandens, todėl gyvi organizmai išsaugomi natūraliuose telkiniuose, kurie neužšąla iki dugno. Esant didesniam slėgiui, ledas pereina į tankesnes modifikacijas, tada AO lydymosi kreivė pakrypsta į dešinę. Žinomos septynios kristalinės ledo modifikacijos, iš kurių šešių tankis didesnis nei skysto vandens. Paskutinis iš jų pasirodo esant 21680 atm slėgiui. Vienos ledo formos transformacija į kitą yra enantiotropinis perėjimas (polimorfizmą žr. toliau).
Taškinė kreivė OD (OB tęsinys) apibūdina metastabilią pusiausvyrą: peršaldytas vanduo ↔ prisotintas garas.
Metastabilus vadinamos pusiausvyromis, kuriose yra visi išoriniai fazių pusiausvyros požymiai, tačiau sistemos izobarinis potencialas nepasiekė minimalios absoliučios vertės ir gali toliau mažėti. Vanduo, kristalizuojantis ant priemaišų, virs ledu. Taškas O yra trigubas taškas. Jo koordinatės vandeniui, kai nėra oro: P = 4,579 mm Hg. Art., t= 0,01C. Esant 1 atm oro slėgiui, trys fazės yra pusiausvyroje 0 °C temperatūroje. Šiuo atveju bendras slėgis yra 1 atm, tačiau dalinis vandens garų slėgis yra 4,579 mmHg. Art. Šiuo atveju užšalimo temperatūros sumažėjimą 0,01º lemia dvi priežastys: oro tirpumas vandenyje (žr. skyrių „Tirpalų užšalimo temperatūros sumažėjimas“) ir bendro slėgio įtaka skysčių užšalimo temperatūrai. (padidėjus bendram slėgiui sistemoje jį sumažėja). Tai vienintelis taškas, kuriame visos trys fazės yra pusiausvyroje: vanduo, ledas ir garai. Šiuo metu sistema yra nekintama: C = 0.
FAZINIŲ TRANSFORMACIJŲ SCHEMOS
PAGRINDINĖS FAZĖS BŪSENOS SĄVOKOS
Rengiant telkinius, nuolat kinta slėgis, kiekybinis dujų ir naftos santykis. Tai lydi nuolatiniai dujų ir skysčio fazių sudėties pokyčiai su jų tarpusavio perėjimu.
Ypač intensyvūs tokių virsmų procesai vyksta naftai judant palei gręžinį. Dėl spartaus slėgio kritimo iš alyvos išsiskiria nemažas kiekis dujų, o šalia žiočių srautas kartais virsta smulkiai išsklaidyta alyvos lašelių suspensija dujinėje terpėje.
Tolesnį naftos judėjimą vartotojui taip pat lydi nenutrūkstamos fazių transformacijos, pavyzdžiui, iš naftos, kurioje nebėra dujų, bandoma išgauti ir užfiksuoti labiausiai lakias skystas frakcijas, kad būtų sumažintas naftos produktų praradimas dėl garavimo juos laikant. tankuose.
Natūralios angliavandenilių sistemos susideda iš daugybės komponentų, ir tai yra ne tik parafino serijos angliavandeniliai, bet ir kitoms grupėms priklausantys angliavandeniliai. Angliavandenilių mišinio fazinė būsena priklauso nuo jo sudėties, taip pat nuo atskirų komponentų savybių.
Tipinė daugiakomponentinio mišinio fazių diagrama (21 pav.) slėgio – temperatūros koordinatėse turi kilpinę formą, t.y. skiriasi nuo atitinkamos grynos medžiagos fazių diagramos, kuri pavaizduota kaip viena monotoniškai didėjanti kreivė, įgaubta iki temperatūros ašies su vienu galu (kritiniu) tašku. Prieš pradėdami aptarti šios diagramos ypatybes, apibrėžkime keletą svarbių fizinių sąvokų, susijusių su šia diagrama.
„Kritinis taškas“ (taškas KAM pav. 21) atitinka slėgio ir temperatūros vertes, kurioms esant kiekvienos fazės savybės tampa identiškos.
"Kritinė temperatūra" - temperatūra, atitinkanti kritinį tašką.
"Kritinis slėgis" - slėgis, atitinkantis kritinį tašką.
„Intensyvios savybės“ – tai tos savybės, kurios nepriklauso nuo nagrinėjamos medžiagos kiekio.
„Išplėstinės savybės“ – tai savybės, kurios yra tiesiogiai proporcingos atitinkamos medžiagos kiekiui.
"Kreivė A virimo taškai“ – kreivė, einanti per taškus, atitinkančius slėgį ir temperatūrą, kuriai esant medžiagai pereinant iš skystos būsenos į dvifazę, susidaro pirmasis dujų burbulas.
„Rasos taško kreivė b» - kreivė, einanti per taškus, atitinkančius slėgį ir temperatūrą, kuriai esant medžiagai pereinant iš garų būsenos į dvifazę, susidaro pirmasis skysčio lašas.
„Dviejų fazių sritis“ – sritis, apribota pradinių virimo taškų ir rasos taškų kreivių, kurioje dujos ir skystis yra pusiausvyroje.
"Krikondenterm" ( M) - Aukščiausia temperatūra, kurioje skystis ir garai gali egzistuoti pusiausvyroje.
"Krikondenbaras" (N) - didžiausias slėgis, kuriam esant skystis ir garai gali egzistuoti pusiausvyroje.
„Retrogradinė sritis“ (21 pav. tamsesnė sritis) – bet kuri sritis, kurioje kondensacija arba garavimas vyksta priešinga kryptimi nei įprastiniai fazės pokyčiai.
„Retrogradinis kondensavimas“ (ribojamas KDM kreivės) reiškia, kad skystis kondensuojasi arba kai slėgis sumažinamas esant pastoviai temperatūrai (linija ABD), arba didėjant temperatūrai esant pastoviam slėgiui (F linija GA
"Retrogradinis garavimas" (ribojamas NHK kreivės) reiškia, kad garai susidaro, kai temperatūra mažėja esant pastoviam slėgiui (linija AGF) arba didėjant slėgiui esant pastoviai temperatūrai (linija DBA).
„Pastovios tūrio linija“ (kokybinės linijos) - linijos, einančios per vienodo tūrinio skysčio kiekio taškus dviejų fazių srityje.
Atsižvelgiant į Fig. 21 galima padaryti keletą svarbių pastabų. Virimo taško kreivė ir rasos taško kreivė susilieja kritiniame taške. Virimo taško kreivė atitinka 100 % skysčio kiekį sistemoje, o rasos taško kreivė – 100 % dujų kiekį. Tamsintos sritys atitinka retrogradinių reiškinių sritį. Plotas, apribotas kreivių, einančių per taškus K bmd, atitinka izoterminės retrogradinės kondensacijos sritį.
Fazių diagrama (21 pav.) su visomis savo ypatybėmis būdinga bet kokiems daugiakomponečiams mišiniams, tačiau jos kilpos plotis ir kritinio taško vieta, taigi ir retrogradiniai regionai, priklauso nuo mišinio sudėties.
Naftos telkinių požiūriu daugiakomponentės sistemos apytiksliai skirstomos į alyvas ir dujas. Be to, daugiakomponentės sistemos skirstomos į dalis, atsižvelgiant į būseną, kurioje angliavandenilių mišinys yra rezervuare ir po jo ištraukimo į paviršių.
Rezervuaro angliavandenilių mišinio fazinę būseną ir jų fazinės elgsenos ypatybes plėtojant lauką lemia rezervuaro slėgis ir temperatūra, taip pat mišinio sudėtis.
Jei mišinio temperatūros rezervuaro reikšmė T pl yra didesnė už krikondentermą M(taškas F) ir plėtojant lauką slėgis krenta (FT 4 eilutė), tada šis mišinys visada bus vienfazės dujinės būsenos. Tokie mišiniai sudaro dujų telkinius.
Jei rezervuaro temperatūra yra tarp kritinės ir krikondenterminės, tokie mišiniai priskiriami dujų kondensatams. Šiuo atveju, priklausomai nuo santykio tarp pradinio susidarymo slėgio ir kondensacijos pradžios slėgio (taškas V) galimas trijų tipų dujų kondensato nuosėdų egzistavimas: rezervuaro slėgis gali būti didesnis (vienfazis nesočiasis), vienodas (vienfazis prisotintas) arba mažesnis (dviejų fazių) kondensacijos pradžios slėgis.
Jei rezervuaro temperatūra yra žemesnė už kritinę mišinio temperatūrą, t.y. yra kritinio taško kairėje, tada tokie mišiniai būdingi naftos telkiniams. Priklausomai nuo pradinių rezervuaro temperatūros ir slėgio verčių (taško, atitinkančio šias vertes, palyginti su virimo taško kreive, vieta), naftos telkiniai išsiskiria per mažai prisotintomis, prisotintomis alyvomis ir telkiniais su dujų dangteliu.
Kai rezervuaro temperatūra yra aukštesnė už krikondentermą, aliejuje yra daug dujinių ir žemai verdančių angliavandenilių ir jis labiau susitraukia. Tokie aliejai vadinami lengvaisiais. Jie išsiskiria dideliu dujų ir alyvos santykiu bei tankiu, artėjančiu į dujų kondensato tankį.
Alyva. Angliavandenilių mišiniai, esantys rezervuaro sąlygomis skystos būsenos, vadinami alyvomis. Kalbant apie susitraukimą ant paviršiaus, alyvos gali būti mažos ir didelės..susitraukimas.
Alyvos su mažu susitraukimu fazių diagrama parodyta fig. 22. Iš šios diagramos matyti du ryškūs bruožai. Kritinis taškas yra krikondenbaro dešinėje, o vienodo tūrinio skysčio kiekio mišinyje linijos yra arti rasos taško kreivės. Be to, esant atmosferos slėgiui ir rezervuaro temperatūrai, mišinys yra dviejų fazių būsenoje. Atskyrimo sąlygomis iš mišinio gaunamas didelis skysčio kiekis, net jei jo tūris mišinyje yra labai mažas. Šis reiškinys atsiranda dėl didelio dujų fazės išsiplėtimo esant žemam slėgiui. Būdingas šios fazės diagramos bruožas yra tai, kad mišinyje yra gana daug sunkiųjų komponentų.
"Priklausomai nuo pradinių rezervuaro sąlygų, alyvos skirstomos į sočiąsias ir per mažai prisotintas. Jei pradinės rezervuaro sąlygos atitinka tašką A virimo taško kreivėje (22 pav.), vadinasi, aliejus visiškai prisotinamas dujų.
Kaip matyti iš diagramos, sumažinus slėgį be galo mažu kiekiu, iš prisotintos alyvos išsiskiria dujos. Jei pradinės sąlygos atitinka tašką A /, esantį virš virimo taško kreivės, tada aliejus yra nepakankamai prisotintas dujomis. Kad ši per mažai prisotinta alyva pradėtų išskirti dujas, slėgis turi būti gerokai sumažintas (iki taško A).
Didelio susitraukimo aliejuje yra daugiau lengvųjų angliavandenilių nei mažo susitraukimo aliejuje. Tokių alyvų kritinė temperatūra yra arčiau rezervuaro temperatūros, o to paties skysčio tūrio mišinyje linijos yra mažiau sugrupuotos šalia rasos taško kreivės.
Tipiška didelio susitraukimo alyvos fazių diagrama parodyta fig. 23. Šiuo atveju tiek rezervuare, tiek paviršiuje dėl slėgio mažinimo gaunami daug mažesni skysčio kiekiai. Šis aliejus gali būti prisotintas (taškas A) arba nepakankamai prisotintas (taškas A") dujų.
„Įvairios angliavandenilių klasės, be fazių diagramų, gali būti apibūdinamos sudėtimi, gaminamo skysčio savituoju sunkiu ir dujų faktoriumi.
Mažai susitraukiančios alyvos turi ~180 GOR m 3 / m 3, o savitasis tankis yra 0,80 g/cm3 ir dar. Alyvos su dideliu susitraukimu turi GOR nuo 180 iki 1400 m 3 / m 3, savitasis svoris 0,74-0,80 g/cm3.. Daugumos rezervuarų sistemų klasifikavimas gali būti atliktas tik išsamiai ištyrus rezervuarų mišinių pavyzdžius.
Apsvarstykite P− T− X dvejetainių sistemų diagramos. Intensyvus studijų darbas P− T− X būsenų diagramos parodė, kad naudojant aukštą slėgį (dešimtis ir šimtus tūkstančių atmosferų) kai kuriais atvejais pasikeičia būsenos diagramos tipas, smarkiai pasikeičia fazių ir polimorfinių transformacijų temperatūra, atsiranda naujos fazės, kurių nėra tam tikroje sistemoje esant atmosferos slėgiui. Taigi, pavyzdžiui, diagrama su neribotu tirpumu kietoje būsenoje esant aukštai temperatūrai ir kieto tirpalo α skilimui į du kietus tirpalus α1 + α2 žemoje temperatūroje gali palaipsniui virsti diagrama su eutektika didėjant slėgiui (žr. 4.18, a). Ant pav. 4.18, b parodyta Ga-P sistemos, kurioje susidaro GaP puslaidininkinis junginys, fazių diagrama. Priklausomai nuo slėgio, šis junginys gali ištirpti vienodai arba nenuosekliai. Atitinkamai keičiasi ir dvigubos diagramos išvaizda. T− Xįvairiose izobarinėse dalyse trigubai P− T− X diagramas.
Praktiškai apimtis P− T− X diagramos yra labai retos. Paprastai fazių transformacijos trimačiais P− T− X ana diagramos
Ryžiai. 4.18. a- P− T− X diagrama; b- P− T− X būsenos diagrama
Ga-P sistemos su suderintu ir nesuderinamu tirpstančiu GaP junginiu
priklausomas nuo slėgio.
lyse naudojant jų projekcijas plokštumoje P− T, T− X ir P− X, taip pat įvairios sekcijos esant pastovioms temperatūros ar slėgio vertėms (žr. 4.18 pav., a).
Atkreipkite dėmesį, kad analizuojant fazių transformacijas sistemoje, reikėtų atskirti P− T− X fazių diagramos, kuriose disociacijos slėgis P dis9 mažai ir P fazių diagramoje yra išorinis slėgis ir kuriame disociacijos slėgis yra didelis ir P- tai P dis. Sistemose, kurių komponentų disociacijos slėgis yra mažas ir kuriose didžiausia mišinio lydymosi temperatūra yra žemesnė už žemiausią virimo temperatūrą (sistemoje nėra lakiųjų komponentų), galima nepaisyti dujų fazės vaidmens fazių transformacijose. Jei kurio nors komponento disociacijos slėgis yra didelis (sistemoje yra labai lakių komponentų), tuomet reikia atsižvelgti į dujų fazės sudėtį esant tiek aukštesnei, tiek žemesnei temperatūrai.
Leiskite mums išsamiau apsvarstyti fazių diagramas P dis − T− X aukštas
disociacijos slėgis (fazių diagramos su lakiaisiais komponentais). Pažymėtina, kad dėmesys jiems išaugo dėl padidėjusio junginių, turinčių lakiųjų komponentų, vaidmens puslaidininkių elektronikoje. Pavyzdžiui, tai yra IIIBV junginiai, kuriuose yra lakiųjų fosforo ir arseno komponentų, AIIBVI junginiai, kurių sudėtyje yra gyvsidabrio, AIVBVI, kuriuose yra sieros ir kt.
Visi puslaidininkiniai junginiai turi daugiau ar mažiau išplėstą homogeniškumo sritį, tai yra, jie gali ištirpti patys
9 P- pusiausvyros slėgis nurodytomis visų pusiausvyros fazių disociacijos sąlygomis. Jei sistemoje yra vienas nepastovus komponentas P dis yra labai lakios sistemos sudedamosios dalies pusiausvyros disociacijos slėgis.
bet kuris iš komponentų, viršijančių stechiometrinę sudėtį, arba trečiasis komponentas.
Bet koks nukrypimas nuo stechiometrinės sudėties turi įtakos elektrinėms savybėms (žr. 3 skyrių). Todėl norint atkuriamai gauti kristalus, kurių sudėtyje yra lakiųjų komponentų, turinčių norimas savybes, taip pat būtina atkurti tam tikros sudėties junginius.
Tačiau vieno iš junginio komponentų nepastovumas lemia nukrypimą nuo stechiometrinės sudėties dėl laisvų vietų – anijoninių ar katijoninių – susidarymo, priklausomai nuo to, kurio komponento disociacijos slėgis yra didesnis, ir atitinkamai kito komponento perteklius. . Kaip jau buvo aptarta sk. 3, laisvos vietos daugelyje junginių gali sukurti akceptorių arba donorų lygius, taip paveikdami fizines savybes.
A ir B padėčių laisvų vietų susidarymo energija beveik niekada nebūna vienoda, todėl skiriasi ir anijoninių bei katijoninių laisvų vietų koncentracija, o junginio homogeniškumo sritis stechiometrinės sudėties atžvilgiu pasirodo asimetriška. Atitinkamai, praktiškai visų junginių maksimali lydymosi temperatūra neatitinka stechiometrinės sudėties lydinio.10
Junginio sudėties pokyčio dėl lakumo galima išvengti auginant jį iš lydalo ar tirpalo esant išoriniam lakiojo komponento slėgiui, lygiam disociacijos slėgiui augimo temperatūroje. Ši sąlyga pasirenkama naudojant P dis − T– X diagramas.
Labai lakaus komponento disociacijos slėgis lydiniuose labai priklauso nuo jo sudėties, paprastai mažėjant šio komponento koncentracijai, kaip, pavyzdžiui, In–As sistemoje (arseno disociacijos slėgis mažėja beveik keturiomis eilėmis, kai arseno koncentracija sumažėjo nuo 100 iki 20 %). Dėl to junginyje esančio lakiojo komponento disociacijos slėgis yra daug mažesnis nei gryno komponento disociacijos slėgis toje pačioje temperatūroje.
Ši aplinkybė naudojama dviejų temperatūrų schemoje šiam junginiui gauti. Vienoje krosnyje sukuriamos dvi temperatūros zonos.
10 Vis dėlto junginiams, ypač AIII BV , turintiems siaurą homogeniškumo sritį, ir daugeliui junginių, ypač AIV BVI , kurių vidutinis homogeniškumo srities plotis, vartojama tolygiai tirpstančių junginių sąvoka, nes faktinės vertės nuokrypiai. junginio lydymosi temperatūra nuo stechiometrinės sudėties junginio lydymosi temperatūros yra nereikšminga .
Ryžiai. 4.19. P dis − T skyrius P dis − T− X Pb–S sistemos būsenų diagramos. 1 -
trifazė linija; 2 - PS 2 gryna siera virš PbS+S2; 3 - PS 2 per PbS+Pb.
Vienas turi temperatūrą T 1 lygus junginio kristalizacijos temperatūrai. Čia dedamas indas su lydalu. Antroje zonoje dedamas grynas lakusis junginio komponentas As. Temperatūra T 2 antroje zonoje palaikoma lygi temperatūrai, kuriai esant gryno lakiojo komponento disociacijos slėgis yra lygus šio komponento disociacijos slėgiui junginyje esant temperatūrai. T 1. Dėl to pirmoje zonoje virš junginio esančio lakiojo komponento garų slėgis yra lygus jo dalinės disociacijos slėgiui junginyje, kuris neleidžia šiam komponentui išgaruoti iš lydalo ir užtikrina junginio kristalizaciją. tam tikra kompozicija.
Ant pav. duotas 4.19 P− T Pb–S fazių diagramos projekcija.
Ištisinė linija rodo trifazės kietosios, skystosios ir dujinės fazės pusiausvyros liniją, kuri riboja kieto junginio stabilumo sritį; punktyrinė linija – izokoncentracijos linijos homogeniškumo srityje. Izokoncentracijos linijos rodo kompozicijas su vienodu nukrypimu nuo stechiometrijos (tos pačios sudėties) link švino pertekliaus (laidumo) n-tipo) arba sieros pertekliaus (laidumo) kryptimi p-tipas), pusiausvyra esant nurodytoms temperatūros ir sieros garų slėgio vertėms. Linija n= p atitinka temperatūros ir slėgio vertes PS 2, kurioje kietoji fazė turi griežtai stechiometrinę sudėtį. Jis kerta trifazę liniją esant temperatūrai, kuri yra stechiometrinio junginio lydymosi temperatūra. arba sieros pertekliaus (laidumo p-tipas).
Kaip matyti iš fig. 4.19, stechiometrinės sudėties junginio lydymosi temperatūra yra žemesnė už maksimalią lydymosi temperatūrą, kurią turi lydinys su švino pertekliumi, palyginti su formulės sudėtimi. Galima pastebėti ryškią kristalų sudėties priklausomybę nuo lakiojo komponento dalinio garų slėgio. Esant aukštai temperatūrai, visos kreivės, atitinkančios skirtingas kompozicijas, artėja prie linijos n= p. Temperatūrai mažėjant, skirtumas tarp pusiausvyros slėgių, atitinkančių skirtingas kompozicijas, didėja. Tai paaiškina sunkumus gauti tam tikros kompozicijos lydinį tiesiogiai kristalizacijos metu, kuri vyksta aukštoje temperatūroje. Kadangi skirtingų kompozicijų dalinio slėgio kreivės yra artimos, nedideli atsitiktiniai lakiojo komponento garų slėgio nuokrypiai gali lemti pastebimus kietosios fazės sudėties pokyčius.
Jei kristalas po augimo yra ilgą laiką atkaitinamas žemesnėje temperatūroje ir tokiame slėgyje, kad skirtingų kompozicijų izokoncentracijos linijos smarkiai skiriasi, tada kristalo sudėtis gali būti padidinta iki norimos vertės. Tai dažnai naudojama praktikoje.
Įvadas
1. Fazių schemų tipai
2. Mikroelektronikoje svarbios sistemos
3. Tirpumas kietoje medžiagoje
4. Fazių perėjimai
Literatūra
Įvadas
Fazių diagramos yra neatsiejama diskusijų apie medžiagų savybes, kai kalbama apie skirtingų medžiagų sąveiką, dalis. Fazių diagramos ypač svarbios mikroelektronikoje, nes laidų ir pasyvavimo sluoksnių gamybai ten turi būti naudojamas didelis įvairių medžiagų rinkinys. Gaminant integrinius grandynus silicis glaudžiai kontaktuoja su įvairiais metalais, ypatingą dėmesį skirsime toms fazių diagramoms, kuriose silicis yra vienas iš komponentų.
Šiame rašinyje aptariama, kokie yra fazių diagramų tipai, fazinio virsmo samprata, tirpumas kietose medžiagose, mikroelektronikai svarbiausios medžiagų sistemos.
1. Fazių schemų tipai
Vienfazės būsenos diagramos yra grafikai, kurie, priklausomai nuo slėgio, tūrio ir temperatūros, vaizduoja tik vienos medžiagos fazės būseną. Dvimatėje plokštumoje dažniausiai nėra įprasta braižyti trimatį grafiką – jie vaizduoja jo projekciją į temperatūros-slėgio plokštumą. Vienfazės būsenos diagramos pavyzdys pateiktas pav. vienas.
Ryžiai. 1. Vienfazės būsenos diagrama
Diagrama aiškiai nubrėžia sritis, kuriose medžiaga gali egzistuoti tik vienoje fazėje - kaip kieta, skysta ar dujinė. Išilgai demarkuotų linijų medžiaga gali turėti dvi fazes (dvi fazes) viena su kita. Vyksta bet kuris iš derinių: kietas - skystis, kietas - garai, skystis - garai. Diagramos linijų susikirtimo taške, vadinamajame trigubame taške, visos trys fazės gali egzistuoti vienu metu. Be to, tai įmanoma esant vienai temperatūrai, todėl trigubas taškas yra geras temperatūros atskaitos taškas. Paprastai atskaitos taškas yra trigubas vandens taškas (pavyzdžiui, atliekant tikslius matavimus naudojant termoporas, kai atskaitos jungtis liečiasi su ledo-vandens-garų sistema).
Dviejų fazių diagrama (dvigubos sistemos būsenos diagrama) parodo dviejų komponentų sistemos būseną. Tokiose diagramose temperatūra brėžiama išilgai ordinačių ašies, o mišinio komponentų procentinė dalis – išilgai abscisių ašies (paprastai tai yra arba procentas nuo bendros masės (masės%), arba procentas nuo bendro skaičiaus. atomų (at.%)). Paprastai manoma, kad slėgis yra 1 atm. Jei atsižvelgiama į skystą ir kietą fazę, tūrio matavimas nepaisomas. Ant pav. 2. parodyta tipinė A ir B komponentų dviejų fazių būsenų diagrama, naudojant svorį arba atominius procentus.
Ryžiai. 2. Dviejų fazių būsenos diagrama
Raidė žymi medžiagos A fazę su ištirpusia medžiaga B, žymi medžiagos B fazę su joje ištirpusia medžiaga, o + žymi šių fazių mišinį. Raidė (iš skysčio – skystis) reiškia skystąją fazę, o L+ ir L+ reiškia skystąją fazę plius fazę arba atitinkamai. Linijos, skiriančios fazes, t. y. linijos, kuriose gali egzistuoti skirtingos medžiagos fazės, turi tokius pavadinimus: solidus - linija, kurioje fazės arba egzistuoja kartu su atitinkamai L + ir L + fazėmis; solvus yra linija, kurioje vienu metu egzistuoja fazės ir + arba ir + , o likvidus yra linija, kurioje vienu metu egzistuoja fazė L ir fazė L+ arba L+.
Dviejų likvidumo linijų susikirtimo taškas dažnai yra žemiausia visų galimų medžiagų A ir B derinių lydymosi taškas ir vadinamas eutektiniu tašku. Mišinys su komponentų santykiu eutektiniame taške vadinamas eutektiniu mišiniu (arba tiesiog eutektika).
Panagrinėkime, kaip vyksta mišinio perėjimas iš skystos būsenos (lydos) į kietą ir kaip fazių diagrama padeda numatyti visų tam tikroje temperatūroje egzistuojančių fazių pusiausvyros sudėtį. Pereikime prie pav. 3.
Ryžiai. 3. Dviejų fazių būsenos diagrama, rodanti kietėjimo procesus
Tarkime, kad pradžioje mišinio sudėtis buvo C M esant temperatūrai T 1, esant temperatūrai nuo T 1 iki T 2 yra skystoji fazė, o esant temperatūrai T 2 vienu metu egzistuoja fazės L ir . Esamos L fazės sudėtis yra C M, fazės sudėtis yra C 1 . Toliau mažėjant temperatūrai iki T 3, skysčio sudėtis keičiasi išilgai likvidumo kreivės, o fazės sudėtis keičiasi išilgai solidaus kreivės, kol susikerta su izoterma (horizontalia linija) T 3 . Dabar L fazės sudėtis yra C L, o fazės sudėtis yra C 2 . Pažymėtina, kad sudėtis C 2 turi turėti ne tik tą medžiagą, kuri perėjo į fazę esant esant temperatūrai T 3, bet ir visa medžiaga, kuri aukštesnėje temperatūroje perėjo į fazę, turi turėti tokią sudėtį. C 2 . Ši kompozicijų išlyginimas turi įvykti kietojo komponento A difuzijos būdu į esamą fazę , kad iki temperatūros T 3 visos medžiagos fazėje turėtų sudėtį C 2 . Toliau mažėjant temperatūrai, mes patenkame į eutektinį tašką. Jame fazės ir egzistuoja kartu su skystąja faze. Esant žemesnei temperatūrai, egzistuoja tik ir fazės. Susidaro C E sudėties fazių ir mišinys su agregatais pradinės sudėties C 3. Tada ilgą laiką laikant šį mišinį žemesnėje nei eutektikos temperatūroje, galite gauti kietą medžiagą. Gautas kietas kūnas susideda iš dviejų fazių. Kiekvienos fazės sudėtis gali būti nustatyta izotermos susikirtimo taške su atitinkama solvus linija.
Ką tik buvo parodyta, kaip nustatyti kiekvienos esamos fazės sudėtį. Dabar apsvarstykite medžiagos kiekio nustatymo kiekvienoje fazėje problemą. Kad išvengtumėte painiavos, pav. 4. Dar kartą parodyta paprasta dviejų fazių schema. Tarkime, kad esant temperatūrai T 1 lydalo sudėtis yra C M (turima omenyje komponentą B), tada esant T 2 fazė L turi sudėtį CL, o fazė turės C s sudėtį. Tegu M L yra kietos būsenos medžiagos masė, o M S – kietos būsenos medžiagos masė. Bendros masės išsaugojimo sąlyga lemia tokią lygtį
(M L + M S)C M = M L C L + M S C S .
Ryžiai. 4. Lygio taisyklė
Tai atspindi faktą, kad bendra medžiagos masė esant temperatūrai T 1, padauginta iš procentų B, yra bendra medžiagos B masė. Ji lygi medžiagos B, esančios skystyje ir skystyje, masių sumai. kietosios fazės esant T 2 temperatūrai. Išspręsdami šią lygtį, gauname
. (1)
Ši išraiška žinoma kaip „lygio taisyklė“. Naudojant šią taisyklę, žinant pradinę lydalo sudėtį ir jo bendrą masę, galima nustatyti abiejų fazių mases ir medžiagos B kiekį bet kurioje fazėje bet kuriai dvifazės diagramos daliai. Lygiai taip pat galima skaičiuoti
Ant pav. 5. parodytas kitas lydalo kietėjimo pavyzdys. Temperatūros sumažėjimas nuo T 1 iki T 2 veda prie L ir fazių susimaišymo su atitinkamai C M ir C kompozicija. Toliau aušinant, sudėtis L keičiasi išilgai skysčio, o sudėtis - išilgai solidaus, kaip aprašyta anksčiau. Pasiekus temperatūrą T 3, sudėtis taps lygi C M, ir, kaip matyti iš lygio taisyklės, esant žemesnei nei T 3 temperatūrai, skystoji fazė negali egzistuoti. Esant žemesnei nei T 4 temperatūrai, fazės ir egzistuoja kaip fazių ir agregatai. Pavyzdžiui, esant temperatūrai T 5 fazės agregatai turės sudėtį, nulemtą T 5 izotermos ir solvuso sankirtos. Sudėtis nustatoma panašiai - izotermos ir solvus sankirtos.
Ryžiai. 5. Dviejų fazių diagrama ir kietėjimo proceso medžiagos A kiekis, esantis bet kurioje iš fazių
Dviejų fazių diagramos sritys, iki šiol vadinamos ir , yra kietojo tirpumo sritys: A ir B yra ištirpę srityje . Didžiausias A kiekis, kuris gali ištirpti B tam tikroje temperatūroje, priklauso nuo temperatūros. . Esant eutektinei arba aukštesnei temperatūrai, gali įvykti greitas A ir B susiliejimas. Jei gautas lydinys greitai atšaldomas, tai A atomai gali būti „įstrigę“ B gardelėje. Bet jei kietosios medžiagos tirpumas kambario temperatūroje yra daug mažesnis. (tai rodo, kad esant tokiai temperatūrai svarstomas metodas nėra labai tinkamas), tuomet lydinyje gali atsirasti stiprūs įtempiai, kurie reikšmingai įtakoja jo savybes (esant dideliems įtempimams, susidaro persotinti kietieji tirpalai, o sistema nėra pusiausvyros būsena, o diagramoje pateikiama informacija tik apie pusiausvyros būsenas). Kartais toks poveikis yra pageidautinas, pavyzdžiui, grūdinant plieną grūdinant, norint gauti martensitą. Tačiau mikroelektronikoje jos rezultatas bus pražūtingas. Todėl dopingas, ty priedų įdėjimas į silicį prieš difuziją, atliekamas aukštesnėje temperatūroje taip, kad būtų išvengta paviršiaus pažeidimo dėl per didelio legiravimo. Jei priedo kiekis substrate yra didesnis už kieto tirpumo ribą bet kurioje temperatūroje, tada atsiranda antroji fazė ir su ja susijusi deformacija.
2. Mikroelektronikoje svarbių medžiagų sistemos
Yra nemažai medžiagų, kurios visiškai tirpsta viena kitoje. Pavyzdys yra dviejų tokių svarbių mikroelektronikai medžiagų kaip silicio ir germanio sistema. Silicio-germanio sistema parodyta fig. 6.
Ryžiai. 6. Sisteminis silicis – germanis
Diagrama neturi eutektinio taško. Tokia diagrama vadinama izomorfine. Kad du elementai būtų izomorfiniai, jie turi paklusti Hume-Rothery taisyklėms, t.y. atomų spindulių vertės skiriasi ne daugiau kaip 15%, tokia pati tikimybė, ta pati kristalinė gardelė ir, be to, maždaug toks pat elektronegatyvumas (atomo elektronegatyvumas yra jo giminė, skirta pritraukti arba užfiksuoti papildomai elektronai su kovalentiniais ryšiais). Cu-Ni, Au-Pt ir Ag-Pd sistemos taip pat yra izomorfinės.
Pb – Sn sistema yra geras paprastos dvejetainės sistemos su dideliu, nors ir ribotu, kietu tirpumu, pavyzdys. Šios sistemos būsenų fazių diagrama parodyta fig. 7. Solidus ir solvus susikirtimo taškas vadinamas ribiniu tirpumu, tiek alavo, tiek švino ribinio tirpumo reikšmė bus didelė. Ši sistema yra svarbi mikroelektronikai, nes plačiai naudojami alavo ir švino lydmetaliai. Jų dviejų fazių šios sistemos diagrama parodo, kaip keičiant lydinio sudėtį keičiasi jo lydymosi temperatūra. Kai gaminant mikroschemą reikia atlikti kelis litavimus iš eilės, kiekvienam tolesniam litavimui naudojamas žemesnės lydymosi temperatūros lydmetalis. Tai daroma tam, kad anksčiau padaryti litavimas netekėtų.
Ryžiai. 7. Švino-alavo sistemos būsenų fazių diagrama
Mikroschemų gamybai svarbios ir Au-Si sistemos savybės, nes šios sistemos eutektinė temperatūra yra itin žema lyginant su gryno aukso ar gryno silicio lydymosi taškais (9 pav.). Aukso tirpumas silicyje ir silicio aukse yra per mažas, kad būtų rodomas įprastoje fazių diagramoje. Dėl žemos eutektinės temperatūros drožles pravartu montuoti ant aukso pagrindo, laikiklių ar lentų su auksinėmis kontaktinėmis trinkelėmis, naudojant Au-Si eutektinę reakciją kaip pagrindinį suvirinimo (arba litavimo) mechanizmą. Silicio kristalams lituoti taip pat naudojamas auksas, kuriame yra keli procentai germanio.
Elementų, sudarančių cheminius junginius, deriniai turi sudėtingesnes būsenų diagramas. Jas galima suskirstyti į dvi (ar daugiau) paprastesnes diagramas, kurių kiekviena nurodo konkrečią jungčių porą arba ryšį ir elementus. Pavyzdžiui, AuAl 2 susidaro, kai 33% (atominių procentų) aukso sujungiama su aliuminiu, esant žemesnei nei 1060 ° temperatūrai (2.10 pav.). Šios linijos kairėje egzistuoja AuAl 2 ir gryno aliuminio fazė. Tokie junginiai kaip AuAl 2 vadinami intermetaliniais ir susidaro esant atitinkamam stechiometriniam dviejų elementų santykiui. Intermetaliniai junginiai pasižymi aukšta lydymosi temperatūra, sudėtinga kristalų struktūra, be to, yra kieti ir trapūs.
Būsenų Au - Al fazių diagramą galima suskirstyti į dvi ar daugiau diagramų, pavyzdžiui, diagramą Al - AuAl 2 ir diagramą AuAl 2 - Au.
Ryžiai. 8. Aliuminio-silicio sistema
Au-Al sistemos schema, parodyta fig. 2.10 yra labai svarbus mikroelektronikoje, nes auksiniai laidai paprastai yra sujungti su aliuminio metalizavimo sluoksniu, esančiu ant silicio. Čia išvardyti keli svarbūs intermetaliniai junginiai: AuAl 2, Au 2 Al, Au 5 Al 2 ir Au 4 Al. Visų jų gali būti Au-Al jungčių laidininkuose.
Ryžiai. 9. Aukso-silicio sistema
Ryžiai. 10. Auksinė – aliuminio sistema
3. Tirpumas kietoje medžiagoje
Daugumos priemaišų ribojamas tirpumas silicyje yra labai mažas ir iš tikrųjų nėra didžiausias tirpumas. Ant pav. 11 parodyta tipinė silicio neturinčios priemaišos solidus kreivė. Atkreipkite dėmesį, kad tirpumas didėja didėjant temperatūrai iki tam tikros vertės, o tada sumažėja iki nulio esant silicio lydymosi temperatūrai. Tokia kreivė vadinama retrogradine tirpumo kreive. Patobulinta šios diagramos versija, esanti šalia silicio lydymosi temperatūros, parodyta Fig. 12.
Ryžiai. 11 Retrogradinis silicio tirpumas
Ryžiai. 12 Tipinė silicio fazių diagrama
Jei silicio lydalo sudėtis yra lygi C M tirpios medžiagos masės procentais, tada silicis sukietės, kai tirpios medžiagos kiekis yra kC M , kur k yra segregacijos koeficientas (k=C S /C L). Kai koncentracija kietoje medžiagoje pasieks C M reikšmę užšalimo metu, koncentracija skystame tirpale bus lygi C M /k, nes koncentracijų santykis skystoje ir kietoje medžiagoje turi būti lygus k. Solidus linijos nuolydis yra todėl
,
o likvidaus nuolydis yra
.
Likvidaus ir solidaus šlaitų santykis pasirodo lygus segregacijos koeficientui
. (2)
4. Fazių perėjimai
Pereina iš vienos fazės būsenos į kitą, kai keičiasi sistemos parametrai.
Pirmosios rūšies fazių perėjimai (garavimas, kondensacija, lydymasis, kristalizacija, perėjimai iš vienos kristalo modifikacijos į kitą).
Medžiagų kristalinė būsena klasifikuojama pagal septynias singonijas (triklininė, monoklininė, rombinė, tetragoninė, trigoninė arba rombinė...., šešiakampė, kubinė), o atomų išsidėstymui šiose singonijose būdinga 14 rūšių gardelių (Brave). grotelės). Atomų pakavimo laipsnis šiose gardelėse skiriasi:
Paprastasis kubinis f = 0,52
Tūrio centre kubinis f = 0,68
FCC f = 0,74
Šešiakampis uždaras sandariklis f = 0,74
Iš šių duomenų daroma labai svarbi išvada: vykstant polimorfinėms transformacijoms (kintant kristalinės gardelės tipui), keičiasi medžiagų tūris, taigi ir fizikinės bei cheminės savybės.
Pirmojo tipo perėjimuose pereinimo taške kartu egzistuoja dvi fazės.
A B
a) perėjimas atliekamas esant tam tikrai temperatūrai T per
b) perėjimo metu staigiai keičiasi pirmieji energijos dariniai: entalpija, entropija, tūris (taigi, tankis)
Antrosios rūšies fazių perėjimai
Antrosios rūšies perėjimų metu pirmieji laisvosios energijos, entalpijos, entropijos, tūrio ir tankio dariniai keičiasi monotoniškai.
Bario titanatas – kubinė struktūra –> tetragoninis tipinis pjezoelektrinis.
MnO yra antiferomagnetas 117 K temperatūroje pereina į paramagnetinę fazę.
1. Pagal 1933 m. Eripresito pasiūlytą fazinių transformacijų klasifikaciją, transformacijos skirstomos į pirmosios ir antrosios rūšies transformacijas (perėjimus).
Pirmosios rūšies perėjimai pasižymi tuo, kad pirmieji termodinaminio potencialo išvestiniai temperatūros ir slėgio atžvilgiu keičiasi laipsniškai
čia S yra entropija, V yra tūris
Kadangi termodinaminis potencialas fazinio virsmo metu nuolat kinta, lemia išraiška
tada energija U taip pat turi staigiai pasikeisti. Nes
tada perėjimo karštis
yra lygus temperatūros sandaugai ir fazių entropijos skirtumui, t.y. staigiam šilumos pokyčiui arba sugėrimui.
Svarbus nuolatinis termodinaminio potencialo kitimas. Funkcijos (T) ir (T) nekeičia savybių šalia fazinio perėjimo taško, o termodinaminio potencialo minimumai yra abiejose fazės perėjimo taško pusėse.
Ši savybė paaiškina fazių perkaitimo ar peršalimo galimybę, esant faziniams perėjimams sistemoje.
Nustatykime ryšį tarp termodinaminių funkcijų šuolių ir . Atlikus diferenciaciją temperatūros atžvilgiu, gauname ryšį Funkcija (Р, Т) = (Р, Т), atsižvelgiant į S, V ir q išraišką.
Tai gerai žinoma Clausis formulė. Tai leidžia nustatyti pusiausvyros fazių slėgio pokytį keičiantis temperatūrai arba pereinamajai temperatūrai tarp dviejų fazių, pasikeitus slėgiui. Staigus tūrio pokytis lemia, kad tarp struktūros ir fazių sistemos, transformuojamų pirmos eilės fazių perėjimo metu, nėra aiškaus ryšio, todėl jos staigiai keičiasi.
Pirmojo tipo faziniams perėjimams būdingi perėjimai tarp agreguotų medžiagų būsenų, alotropinės transformacijos ir daugelis fazių transformacijų daugiakomponentėse medžiagose.
Esminis skirtumas tarp antros eilės fazinių virsmų ir pirmos eilės fazinių virsmų yra toks: antros eilės perėjimai pasižymi ir termodinaminio potencialo kitimo tęstinumu, ir termodinaminio potencialo išvestinių kitimo tęstinumu.
Cheminė pusiausvyra
Termodinaminė funkcija – būsenos funkcija, kuri lemia termodinaminių potencialų kitimą, keičiantis dalelių skaičiui sistemoje. Kitaip tariant, yra funkcija, kuri nustato komponento savaiminio perėjimo iš vienos fazės į kitą kryptį ir ribą atitinkamomis transformacijomis ir sąlygomis (T, P, V, S, n i).
Termodinaminiai potencialai yra susiję vienas su kitu šiais ryšiais
Medžiagos kiekis gramais; - medžiagos kiekis moliais;
M yra atitinkamos medžiagos molekulinė masė.
Kietųjų tirpalų, kuriuose veikia visi mikroelektroniniai prietaisai, teorijai didelę reikšmę turi Gibbso sukurtas cheminių potencialų metodas. Cheminę pusiausvyrą galima nustatyti naudojant cheminius potencialus.
Cheminis potencialas apibūdinamas energija, tenkančia 1 atomui
Cheminis potencialas; G yra Gibso energija;
N o - Avogadro numeris, N A - L \u003d mol -1
ty (P, T) = (P, T)
Abi kreivės apibūdina monotonišką temperatūros sumažėjimą, nustatant fazės entropijos reikšmę
Fazių diagramos yra neatsiejama diskusijos apie medžiagų savybes, kai kalbama apie skirtingų medžiagų sąveiką, dalis.
Vienfazės būsenos diagramos vaizduoja tik vienos medžiagos fazinę būseną.
Dviejų fazių diagrama (dvigubos sistemos būsenos diagrama) parodo dviejų komponentų sistemos būseną.
Elementų, sudarančių cheminius junginius, deriniai turi sudėtingesnes būsenų diagramas.
Literatūra
1. Ormont BF Įvadas į puslaidininkių fizikinę chemiją ir kristalinę chemiją. - M .: Aukštoji mokykla, 1973 m.
2. Fizinė metalurgija / Redagavo Kahn R., t. 2. Fazinės transformacijos. Metalografija. – M.: Mir, 1968 m.
3. Yu.M. Tairovas, V.F. Tsvetkovas "Puslaidininkinių ir dielektrinių medžiagų technologija", - M .: Aukštoji mokykla, 1990 m.
4. „Puslaidininkių ir puslaidininkių įtaisų seminaras“, /Red. Šalimova K.V. - M .: Aukštoji mokykla, 1968 m.
Toliau iš eilės analizuosime fazių pusiausvyros diagramą su ribotu komponentų tirpumu kietoje būsenoje ir eutektinė transformacija. Eutektinėse sistemose įvedus pirmuosius vieno iš komponentų kiekius į kitą, lydinio temperatūra sumažėja, todėl likvidumo kreivė eina per temperatūros minimumą, vadinamą eutektiniu tašku. Skystis tirpsta bet kokiomis proporcijomis, o kietoje būsenoje tirpumas yra ribotas.
Dėl eutektinės transformacijos susidaro labai mažo dydžio kristalai, kurių optiniame mikroskope nesiskiria. Dėl šios priežasties skirtingi fazių komponentai, kurie susidaro dėl transformacijos, yra sujungiami į vieną konstrukcinį komponentą.
Fazių diagramos su eutektine transformacija pavyzdys parodytas paveikslėlyje. α ir β fazės yra kieti tirpalai. Frazė „riboti kietieji tirpalai“ tinka šiems tirpalams dėl to, kad kiekvieno tirpalo stabilumo sritis apima tik dalį diagramos. Šios fazės taip pat gali būti vadinamos pirminiais kietaisiais sprendimais, nes juos atitinkančios sritys prasideda nuo diagramos kraštų (jos viduje), o ne iš abiejų pusių ribojamos kažkur vidurinėje diagramos dalyje. Fazės gali turėti tą pačią kristalinę struktūrą, bet tai nėra būtina; kiekviena fazė turi komponento, su kuriuo ji ribojasi, struktūrą. Kietųjų tirpalų struktūrai netaikomi jokie apribojimai, tai gali būti ir pakaitiniai, ir tarpiniai sprendimai.
Paveikslėlyje pavaizduoti trys dviejų fazių regionai: L + α, L + β ir α + β. Akivaizdu, kad sritys L + α ir L + β visomis prasmėmis yra lygiaverčiai domenui L + α diagramos su neribotu komponentų tirpumu, kurias analizavome pirmoje šio straipsnio dalyje. Šios sritys gali būti laikomos sudarytomis iš konodų, kiekvienoje nurodytoje temperatūroje jungiančių skystųjų ir kietųjų fazių kompozicijas, kurios vaizduojamos solidus ir likvidus linijomis. Panašiai laikoma, kad α + β sritis sudaryta iš konodų, jungiančių kiekvienoje temperatūroje α fazės sudėtį α tirpumo kreivėje su atitinkama fazės sudėtimi β β tirpumo kreivėje.
Trys dvifazės sritys yra sujungtos viena su kita palei konodą ( a-e-b ), bendros visiems ir jungiančios trijų konjuguotų fazių kompozicijas, egzistuojančias kartu eutektinėje temperatūroje, ty α (taškas a ), skysčiai (taškas e ) ir β (b taškas ). Šis konodas dar vadinamas eutektine linija arba eutektine horizontalia, arba izotermine reakcija. Taškas e , reiškiantis vienintelį skystį, kuris gali egzistuoti kartu su abiem kietosiomis fazėmis, vadinamas eutektiniu tašku, ty lydinio, kurio lydymosi temperatūra yra žemiausia, sudėties tašku.
Eutektinė transformacija, kuri vyksta su kietu tirpalu, vadinama eutektoidine transformacija.
Trečioje straipsnio dalyje tęsiame pagrindinių fazių pusiausvyros diagramų apžvalgą.
