Sistemi binari isomorfi: comprensione dei diagrammi di fase e interpretazione
I sistemi binari isomorfi sono costituiti da due metalli completamente miscibili l’uno nell’altro, sia allo stato liquido che allo stato solido, e presentano la stessa struttura cristallina.
I diagrammi di fase sono rappresentazioni grafiche che mostrano le fasi presenti a diverse composizioni, pressioni e temperature. Una fase è la parte del sistema che presenta caratteristiche chimiche e fisiche uguali. Un sistema costituito da una singola fase è detto omogeneo, mentre sistemi con due o più fasi sono miscele di sistemi eterogenei.
Diagramma di fase dei sistemi binari isomorfi
Il diagramma di fase di un sistema binario isomorfo, tipico delle leghe metalliche, è costituito da due componenti A e B e presenta una fase solida α, una fase liquida L e una regione α + L dove coesistono la fase solida e la fase liquida. Al di sopra della regione α+ L è presente solo la fase liquida e al di sotto della regione α + L è presente solo la fase solida.
Un esempio comune di sistema binario isomorfo è costituito da Cu-Ni, che sono completamente miscibili l’uno nell’altro in quanto il rame e il nichel hanno caratteristiche simili e la stessa struttura cristallina cubica a corpo centrato.
Il diagramma di fase di Cu-Ni mostra la temperatura di fusione del rame puro a 1085°C e quella del nichel puro a 1453°C. La temperatura è rappresentata sull’asse delle ordinate, mentre la composizione della lega è sull’asse delle ascisse.
Interpretazione dei diagrammi di fase
Un diagramma di fase, fissata una certa temperatura e una data composizione, fornisce informazioni relative alle fasi presenti, alla composizione delle fasi e alle frazioni relative delle fasi. Per ottenere la composizione delle fasi a una determinata temperatura, si traccia una linea orizzontale XY detta di collegamento che intercetta la linea del solido e quella del liquido. Le composizioni del solido e del liquido si leggono alle intersezioni Cl e Cs.
In conclusione, i diagrammi di fase dei sistemi binari isomorfi forniscono informazioni importanti sulla composizione e sulla presenza delle fasi a diverse temperature, consentendo una migliore comprensione del comportamento di tali sistemi.