Diagrama de fases

Diagrama de fases

Los diagramas de fases son representaciones gráficas a varias temperaturas, presiones y composiciones de las fases que están presentes en un sistema de materiales. Los diagramas de fases se realizan mediante condiciones de equilibrio (enfriamiento lento) y son utilizados para entender y predecir muchos aspectos del comportamiento de los materiales.  Parte de la información que se puede obtener a partir de  ellos es la siguiente:

• Fases presentes a diferentes composiciones y temperaturas.
• Solubilidad de un elemento o compuesto en otro.
• Temperatura a la cual una aleación que se deja enfriar empieza a solidificar así como el rango de temperaturas en el que tienen lugar la solidificación.
• Temperatura a la que se funden o empiezan a fundirse las distintas fases.

Los materiales sólidos pueden estar formados por varias fases, la combinación de estas fases definirá las propiedades que tendrá el material.

Las fases solidas en un material tienen las siguientes características:

•        Los átomos que forman  las fases tienen la misma estructura atómica
•        La fase tiene la misma composición química en todo su volumen
•        Presenta las mismas propiedades físicas
•        Posee una interface definida con su entorno

En Sustancias puras, solamente poseen una sola fase. La aleación puede presentar dos o más fases al mismo tiempo. La aleación es una solución en estado sólido, es decir, la mezcla de dos o más elementos químicos. Cuando se dos o más elementos para formar una aleación, se pueden presentar dos casos:

• Existe solubilidad ilimitada, produciendo se una fase solida
• Existe solubilidad limitada, lo cual se refiere a que uno de los componentes solo puede disolverse hasta cierto límite en otro. En este caso se producen dos o más fases en la solución.

Regla de Gibbs

Esta regla permite identificar el número de fases microscópicas que coexisten en equilibrio asociadas a una condición de estado.

Sistemas binario (Isomorfos) 

Una mezcla de dos metales se denomina aleación binaria y constituye un sistema de dos componentes, puesto que cada elemento metálico de una aleación se considera como un componente. En los sistemas isomorfos  solo hay una fase sólida, es decir, solo hay una estructura sólida.

En algunos sistemas binarios metálicos, los dos elementos son completamente solubles entre sí tanto en estado sólido como líquido. En estos sistemas sólo existe un tipo de estructura cristalina para todas las composiciones de los componentes y, por tanto, se les denomina sistemas isomorfos.

Sistemas Eutecticos

Un sistema eutectico se da cuando en cierto punto de temperatura y presión, el liquido se transforma instantáneamente en solido, debido a que la solidificación es rápida, no se da por nucleacion y crecimiento, por lo que el solido resultante presentara una estructura diferente. Un sistema eutectico es una composición de la fase liquida que reacciona para formar dos nuevas fases solidas siempre a una misma temperatura.