43

I . דיאגרמות סיגר("דיאגרמות פאזות של מסיסות מלאה(" .Cu-Niמשקל של המערכת -נתונה דיאגרמת שיווי. 1

.סמן את האיזורים השונים בדיאגרמה. א ?מהי המסיסות של הניקל בנחושת בטמפרטורת החדר. ב חשב את הרכב הנוזל ואת– Ni(wt)35%עבור סגסוגת בעלת הרכב ממוצע של . ג

?מהי כמות המוצק בטמפרטורה זו. 1250°C הרכב המוצק בטמפרטורה של שרטט(ל "תאר גרפית את שינוי הרכב הנוזל במהלך ההתמצקות בסגסוגת הנ. ד

).טמפרטורה- גרף שמערכת הצירים שלו היא הרכב

לטמפרטורת 1500°C- מCu(wt)20%צייר עקום קירור של נתך המכיל . ה . החדר

.קדמיום ומגנזיום יוצרים תמיסה מוצקה בכל תחום ההרכבים. 2 וסמן בה את תחומי , שרטט על סמך הנתונים הבאים את דיאגרמת שיווי המשקל

. הקיום של כל פאזה

I .נתון :Tm(Cd) = 321°C , Tm(Mg) = 650°C . II . 40%בעת קירור סגסוגת שהרכבה(wt)Cdהתקבלו התוצאות הבאות :

. הסגסוגת נוזלית580°Cמעל . א

.Cd(wt)25% מתחיל להופיע מוצק שהרכבו 580°C-ב. ב

. נוזל ומוצק- קיימות שתי פאזות 560°Cבטמפרטורה של . ג .Cd(wt)48% -נוזל , Cd(wt)35% -מוצק : הרכבן

. הסגסוגת כולה מוצקה550°Cבטמפרטורה של . ד

44

. היא דיאגרמת מסיסות מלאהA-Bדיאגרמת הפאזות של המערכת הבינארית . 3

וסמן בה את האיזורים , על סמך עקומי הקירור הבאים שרטט את הדיאגרמה : השונים

.Eu-Baנה דיאגרמת הפאזות של המערכת נתו. 4

.סמן את האזורים השונים בדיאגרמה. א

. 1000°C - קורר בכורית מ40wt%Baנתך בריכוז . ב ?באיזו טמפרטורה מתחילה התמצקות הנתך ובאיזו טמפרטורה היא נגמרת. 1

משיך להתקרר עדוהנוזל ה, הוצא המוצק מהכורית800°Cבטמפרטורה של . 2

. 760°C לטמפרטורה של I .מהו ריכוזו הממוצע של הנתך כעת?

II . 760°(מהו הרכב הנוזל ומהו הרכב המוצק בטמפרטורה זוC(? III .ל"חשב את הכמויות היחסיות של הנוזל ושל המוצק בטמפרטורה הנ.

(Xs=0.74)

45

. בעלת מסיסות מלאהNb-Tiהמערכת של .5 : נתונים עקומי קרור עבור ריכוזים משקליים שונים של טיטניום

וציין את הפאזות , ת דיאגרמת הפאזותשרטט בעזרת עקומות קרור אלו א. א . באזורים השונים

חשב את. 2000oC- ל2400oC- קוררה מ61Wt%Tiסגסוגת בהרכב של . ב ).2000oC -ב ( הכמויות היחסיות של הפאזות המתקבלות וקבע את הרכבן

.70Wt%Nbקבע את הרכבו של המוצק הראשון המתמצק בנתך שהרכבו . ג 6. MgOו - NiOסגסוגת המכילה . יוצרים תמיסה מוצקה בכל תחום ההרכבים

חשב את הכמות . אחוז משקלי שווה של שני המרכיבים עוברת תהליך התמצקות .הבאות' היחסית של הנוזל בכל אחת מהטמפ

.Wt%MgO -הרכבי הסולידוס והליווידוס נתונים בטבלה ב

של נוזלכמות יחסית Cl Cs טמפרטורה

T1 50 66

T2 45 63

T3 40 58

T4 30 50

.Cr2O3 - Al2O3בעמוד הבא נתונה דיאגרמת הפאזות של המערכת .7

.סמן את הפאזות באזורים השונים בדיאגרמה. א . 2300oCשל ' מקורר מטמפ65Wt%Al2O3נתך בריכוז של . ב ?זה מסתיימתמתחילה ההתמצקות של נתך זה ובאי' באיזו טמפ והמשיכו , הפרידו בין המוצק לנוזל2100oCשל ' כאשר הגיע הנתך לטמפ. ג

. 2075oCשל ' לקרר את הנוזל עד לטמפ ? מהו ריכוז התערובת עתה

?2075°C - מה הרכבם של המוצק והנוזל ב (XL=0.15). חשב את הכמויות היחסיות של המוצק והנוזל .2250oCשל ' נתך בהרכב ממוצע מסוים קורר לטמפ. ד .זו קיימות שתי פאזות שהיחס המשקלי שלהן שווה' בטמפ

(87wt%Cr2O3). חשב את הרכב הנתך

2468oC

0Wt%Ti

1672oC

100Wt%Ti

2050oC 1775oC

70Wt%Ti

2300oC 2000oC

30Wt%Ti

46

.Ag-Pdת הפאזות נתונה דיאגרמ. 8

.סמן את הפאזות השונות בדיאגרמה. א

והתקבלו , 1400°Cסגסוגת בהרכב ממוצע מסויים קוררה לטמפרטורה של . ב (68.5wt%Pd)?מהו הרכב הסגסוגת. 1:1 שתי פאזות ביחס של

.1240°C קוררה ל 40%wt Pdסגסוגת בהרכב של . ג ?מהן הפאזות הקיימות. 1 ?מהו הרכבן הכימי. 2 בשלב זה הרחיקו את המוצק מהכלי והמשיכו לקרר את הנוזל . 3

?אלו פאזות קיימות ומה הרכבן. 1000°C לטמפרטורה של 100%wt Pd ,50% ,0%. : צייר עקומי קירור של סגסוגות בהרכבים של. ד

47

. בעמוד הבאMo-Tiרמת פאזות של נתונה דיאג. 9 .סמן את הפאזות השונות בדיאגרמה. א

נמצא כי. 2400°Cשל ' סגסוגת בהרכב ממוצע מסויים קורר לטמפ. ב מצא מהו הרכב. 1:1 קיימות שתי פאזות שהיחס המשקלי שלהן

(6.5wt%Ti). הסגסוגת

:2050°Cשל ' קוררה לטמפ50%Moסגסוגת שהרכבה הממוצע . ג ?זו' מהן הפאזות הקיימות בטמפ. 1 (Xs=0.23)?ומה הרכבן, ל"מהי הכמות היחסית של הפאזות הנ. 2

הרחיקו את המוצק מהכלי והמשיכו ) 2050°Cשל ' טמפ(בשלב זה . 3

?זו' מהם הרכבי הנוזל והמוצק בטמפ. 1950°Cשל ' לקרר את הנוזל לטמפ

.Mo-Tiנתונה דיאגרמת פאזות של . 10 .סמן את הפאזות השונות בדיאגרמה. א

.2400°C מקורר מ 40%Tiנתך בריכוז . ב ?מתחילה התמצקות הנתך ומתי היא מסתיימת' באיזו טמפ. 1

.2110°C - הוצא המוצק מהנוזל והנוזל הנותר קורר ל2150°C' בטמפ. 2 I .מהו הריכוז הממוצע של הנתך כעת?

II .ומה הרכבם, זו' מהן הכמויות היחסיות של הנוזל והמוצק בטמפ? (Xs=0.47)

48

II .דיאגרמות של מסיסות מוגבלת )פריטקטואידיות, פריטקטיות, אוטקטואידיות, אוטקטיות(

ובת של פאזה תער600°C מכילה בטמפרטורה של Al-Siהמערכת הבינארית . 11

.α נוזלית ופאזה מוצקה

98.8%wt מכילה αואילו פאזה , אלומיניום91.7%wt הפאזה הנוזלית מכילה .מצא את הרכבן של פאזות אלו באחוזים אטומיים. אלומיניום

ρSi = 2.33 gr/cm3 , ρAl = 2.7 gr/cm3: נתון MSi = 28.1 gr/mole , MAl = 27 gr/mole .

ציפוי חדשני למטוסי קרב עשוי שכבות מתחלפות .12 . 20wt%Al הציפוי מכיל. של אלומיניום וטיטניום

. 500nmכי עובי שכבות הטיטניום , נתון (204nm). מצא את עובי שכבות האלומיניום

. ρAl=2.7 gcm-3 ρTi=4.5 gcm-3: יותנתונות הצפיפו

).בעמוד הבא (Ag-Tiנתונה דיאגרמת הפאזות של . 13 ?מהי טמפרטורת ההיתוך של כסף נקי ושל טיטניום נקי. א באיזו טמפרטורה ובאיזה הרכב מתקבלת המסיסות המקסימלית של אטומי. ב

? כסף בטיטניום

חשב את1200°C בטמפרטורה של Ti(wt)40%שהרכבה עבור סגסוגת . ג

(Xl=45.9%). ושל הנוזל(βTi) הכמויות היחסיות של

Ti Al

49

על סמך הנתונים הבאיםAg-Geשרטט את דיאגרמת הפאזות של המערכת . א. 14

):הנח קווים ישרים ( בטמפרטורה של%6.7wtהמסיסות המקסימלית של גרמניום בכסף היא . 1

650°C.

L ↔ α+Ge: שני האלמנטים מקיימים את הריאקציה הבאה . 2

היא תמיסה αכי , נתון (19wt%Geובריכוז של 650°C בטמפרטורה של ).Ag- בGeמוצקה של

.973°C -ושל גרמניום , 961°Cף היא טמפרטורת ההיתוך של כס. 3

.%1wt מסיסות הגרמניום בכסף היא 250°Cבטמפרטורה של . 4 .אין מסיסות של כסף בגרמניום בכל תחום הטמפרטורות. 5 ?מהו סוג הדיאגרמה. ב .סמן את תחומי הקיום של הפאזות השונות בדיאגרמה. ג

בסגסוגת שהרכבהα המשקלי ואת ריכוזה של פאזה חשב את השבר. ד

80wt%Ge , 450°הנמצאת בטמפרטורה שלC.(Xα=21%)

כדי לשרטט את עקומי הקירור של הנתכים 15היעזר בדיאגרמה שבשאלה . 15 :Ag-Ge הבאיםבמערכת

.נתך בהרכב אוטקטי. א .כסף טהור. ב

.גרמניום טהור. ג .5wt%Geנתך המכיל . ד .16wt%Geנתך המכיל . ה

50

.30°C -וגליום ב, 156°C -אינדיום ניתך ב. 16

ובהרכב של , 15.3°C- הנקודה האוטקטית של המערכת מתקבלת ב21.4wt%In.

-ית של הגליום באינדיום בטמפרטורה זו מתקבלת גם המסיסות המקסימל

2.3wt% . 50°-בטמפרטורה שלC 1 מסיסות הגליום באינדיום היא שלwt%. . אינדיום אינו מסיס בגליום בכל תחום הטמפרטורות

וסמן את האיזורים , ל"שרטט את דיאגרמת הפאזות של המערכת הנ. א . השונים הנמצא בטמפרטורת60wt%Inבנתך שהרכבו מצא את הפאזות הקיימות . ב

.ואת הרכבן, החדר .ל"מצא את כמות המבנה האוטקטי בנתך הנ. ג

).Pb-Sn(בדיל -נתונה דיאגרמת הפאזות של המערכת עופרת. 17

.סמן את האיזורים השונים בדיאגרמה. א

לטמפרטורת החדר עבור נתכים בהרכבים500°C-שרטט עקומי קירור מ. ב .10wt%Sn, 25wt%Sn, 61.9wt%Sn, 80wt%Sn: הבאים

צייר סכמטית את התפתחות' עבור כל אחד מההרכבים שבסעיף ב. ג . המיקרומבנה במהלך הקירור

51

).Cd-Pb(עופרת -נתונה דיאגרמת הפאזות של המערכת קדמיום. 18

:40wt%Pbהשאלות הבאות עבור נתך המכיל ענה על

צייר סכמטית את? 230°Cאלו פאזות מכיל נתך זה בטמפרטורה של . א . המיקרומבנה

?מהי כמותו היחסית של המבנה האוטקטי בטמפרטורה זו. ב (48.48%)?בטמפרטורה זו) Cd(מהי כמותה היחסית של פאזה . ג . הסבר מדוע-אם לא ? 100%האם סכומם של שני הסעיפים הקודמים נותן . ד

).Ag-Cu(נחושת -נתונה דיאגרמת הפאזות כסף. 19

לטמפרטורת800°C- בבדיקה מטלוגרפית של סגסוגת שקוררה מטמפרטורה של .אוטקטי מהחומר הוא בעל מיקרומבנה %30wtכי , החדר התגלה

(85.41/27.1wt%Ag). מצא את הרכביה האפשריים של סגסוגת זו

20 .נתונ

52

.Al-Cuה דיאגרמת הפאזות של המערכת

וציין, )ed(והאוטקטואידיות ) eu ( סמן בדיאגרמה את הנקודות האוטקטיות. א

.מפרטורות בהם הן מתקבלות את ההרכבים והט :10wt%Cuעבור נתך המכיל . ב

. לטמפרטורת החדר1000°Cשרטט עקום קירור מטמפרטורה של . 1 . ציין את המעברים השונים ואת הפאזות השונות הקיימות בכל שלב

.צייר סכמטית את המיקרומבנה של דגם זה בכל אחד משלבי הקירור. 2

ואת כמותו , 550°Cחשב את הכמות היחסית של הנוזל בטמפרטורה של . 3

540°C.(15.4%) היחסית של המיקרומבנה האוטקטי בטמפרטורה של

התקבלה דיאגרמת) U-Zr(זירקוניום -בבדיקות נסיוניות של המערכת אורניום. 21 :נתונים הנסיוניים מפורטים להלןה. משקל אוטקטואידית- שיווי

1 .U800°- טהור מתמצק בC לפאזה γ , שהוא תמיסה מוצקה ביןUל -Zr.

.Zr- לUשגם הוא תמיסה מוצקה בין , α לפאזה γ הופך פאזה 600°C- ב

2 .Zr1150°- טהור מתמצק בC לפאזה γ ,700°-ובC הופך פאזה זה לפאזה β, .Zr- לUוא תמיסה מוצקה בין שה

וגבול , 5%wt בטמפרטורת החדר הוא β בפאזה Uגבול המסיסות של . 3

.2%wt בטמפרטורת החדר הוא α בפאזה Zr המסיסות של בטמפרטורה של60wt%Uהנקודה האוטקטואידית נמצאת בהרכב של . 4

300°C .בטמפרטורה זו יכולה פאזה α 10 להכיל מקסימום שלwt%Zr,

.15wt%U יכולה להכיל מקסימום של β ופאזה :נמדדו נתוני ההתמצקות הבאים. 5

53

הרכב הנתך )%wtU(

תחילת התמצקות

)°C(

סוף התמצקות

)°C( 88 900 810 68 1000 850 40 1100 940 25 1135 1000 5 1145 1100

וציין בה את תחומי, .ל"המשקל לפי הנתונים הנ-אגרמת שיווישרטט את די. א

).מוצק+מלבד באיזור של נוזל, הנח קוים ישרים( הקיום של הפאזות השונות .הסבר את ההבדלים בין דיאגרמה אוטקטית לדיאגרמה אוטקטואידית. ב : מצא95wt%Uעבור נתך שהרכבו . ג

.מוצק המתמצק ראשוןמהו הרכב ה. 1

ומהו הרכבה הממוצע של פאזה זו, γאיזה חלק מן הנתך נמצא בפאזה . 2

.500°C בטמפרטורה של : מצא40wt%Zrעבור נתך שהרכבו . ד

.1000°Cאת היחס בין המוצק לנוזל בטמפרטורה של . 1

.1000°C-את הרכב הנוזל ב. 2

.300°C, 200°C, 100°C בטמפרטורות β- וαאת היחס בין הפאזות . 3 . הסבר את תוצאותיך

מצא מהי כמות האוטקטואיד בחומר70wt%Zrעבור נתך שהרכבו . ה

. בטמפרטורה זוβואת כמותה של פאזה , 200°C בטמפרטורה של

).Cu-Zn(אבץ - המערכת נחושתנתונה דיאגרמת הפאזות של. 22 וציין את שמה של כל, סמן את כל הריאקציות המתקיימות בדיאגרמה זו. א

). פריטקטואידית, פריטקטית, אוטקטואידית, אוטקטית( אחת מהן

. לטמפרטורת החדר1100°C- קורר מ68wt%Znנתך המכיל . ב וצייר סכמטית את, ת המתרחשות במהלך הקירור ציין את כל הריאקציו

. התפתחות המיקרומבנה

54

).Mg-Pb(עופרת -נתונה דיאגרמת הפאזות של המערכת מגנזיום. 23 קבע את מספר דרגות, המסומנות בדיאגרמה זוF-A עבור כל אחת מהנקודות

. הדברוציין את משמעות, החופש של המערכת

.Re-Rhנתונה דיאגרמת הפאזות הפריטקטית . 24 : בטמפרטורות הבאות60wt%Rhנתח את הפאזות הקיימות בנתך של . א

2700°C, 2630°C+∆T, 2630°C-∆T . כמות יחסית והרכב של, ציור סכמטי של המיקרומבנה: הניתוח יכלול

. הפאזות הקיימות ציין את מספר דרגות החופש, D-Aעבור כל אחת מהנקודות המסומנות . ב

. במערכת

).Ag-Cu(נחושת - נתונה דיאגרמת הפאזות של המערכת כסף20בשאלה . 25

. סמן את האיזורים השונים בדיאגרמה. א

, 1000°Cרטורה של מטמפwt Ag 80%מקררים היתך שריכוזו הממוצע . ב

. ואת הרכבו800°C- ו900°Cאת כמות הנוזל בטמפרטורות של . 1: חשב

.ואת הרכבן, 700°C בטמפרטורה של β- ו αאת כמות הפאזות. 2

) 700°C ,800°C. ( ל"צייר את המיקרומבנה בנקודות הנ. ג

55

Pb-Sbכבים שונים של המערכת נתונות עקומות הקירור הבאות עבור הר. 26

).אנטימון-עופרת (

בטמפרטורה שלwt5% - שווה לPb- בSbת של נתון שהמסיסות המקסימלי

246°C , ואילוPbאינו מסיס כלל ב -Sb . המסיסות שלSbב -Pbבטמפרטורת . החדר שווה לאפס

שרטט את דיאגרמת הפאזות המתאימה לנתונים וסמן בה את הפאזות. א . השונות

:600°C מטמפרטורה של 70%wt Sbיכוזו מקררים היתך שר. ב

.400°Cחשב את הכמות היחסית וההרכב של נוזל בטמפרטורה של . 1

.200°Cחשב את הכמות היחסית של המיקרומבנה האוטקטי בטמפרטורה של . 2

. ואת הרכבה200°C בטמפרטורה של αחשב את הכמות היחסית של פאזה . 3 כל השלבים עד. ( נה המתקבל בקירור ההיתך ממצב נוזלצייר את המיקרומב. 4

). למוצק

56

III .דיאגרמת פאזות טרנרית

.2300°Cשל ' בטמפTa-W-Cנתון חתך איזותרמי של הדיאגרמה הטרנרית . 27

I. מהי המסיסות המקסימלית שלW בפאזה δ 2300° - בC?

II. 70% נתך בהרכבat Ta, 23%at C, 7%at W , 2300° -קורר לCמ" בש.

? עבור נתך זה2300°C -מ ב "אילו פאזות נמצאות בש .1 . חשב את הכמויות היחסיות של פאזות אלו .2

III. 2300° -נתך בהרכב התחלתי כלשהו קורר לC11%מ ונמצא כי הכיל " בש

10% – גבוה מ Taההרכב ההתחלתי הכיל אחוז . δ פאזה 89% – ו βפאזה ?מה היה הרכבו ההתחלתי של הנתך. 50% – נמוך מ Cואחוז

57

בטמפרטורה שלFe-Ni-Crנתון חתך איזותרמי של הדיאגרמה הטרנרית . 28

650°C. .A,Bקבע את הריכוזים האטומיים של שלש המתכות בנקודות המסומנות . א .ל"ציין מהן הפאזות הקיימות בריכוזים אלו בטמפרטורה הנ. ב

. בעמוד הבאCaO-Al2O3-SiO2נתונה דיאגרמת הפאזות הטרנרית של המערכת . 29

?Anortite -ב SiO2מהי המסיסות המקסימלית של . א ?Anortite באותו הרכב של CaO-מהי כמות ה. ב קיימת נקודהPseudowollastonite, Gehlenite, Anortiteבין שלש הפאזות . ג

.ן את הרכב הפאזה האוטקטי ואת טמפרטורת ההיתוך שלוציי. אוטקטית

יש מערכת 2CaO⋅SiO2 לבין Gehlnite (2CaO⋅Al2O3⋅SiO2)בין . ד ?מהי טמפרטורת ההיתוך של ההרכב האוטקטי במערכת זו. בינארית- פסאודו

.50%SiO2-40%Al2O3ציין מהי הפאזה המתגבשת מנוזל בהרכב . ה . המסומן בדיאגרמהAנתון נתך בהרכב . ו

.וקבע את הרכב הנתך לאחר ההתמצקות, חשב את הרכב הנתך במצב נוזלי

.Al-Li-Mgנתונה הדיאגרמה הטרנרית של המערכת המתכתית . 30 e2,E,U1,U2,U3,U4הגדר את הריאקציות המתרחשות בנקודות המסומנות . א

אוטקטית או(ומהו סוג הריאקציה , ) ומהם התוצריםמהם המגיבים ( ). פריטקטית

בינארית -שרטט איכותית את קו הליקווידוס בדיאגרמת פאזות פסאודו. ב :עבור

).Al/Mgוכמות משתנה של (Li 50%נתך המכיל . 1 ).Mgל וכמות משתנה ש (Li ושל Alנתך המכיל כמויות שוות של . 2

58

59

.MgO-Al2O3-SiO2לפניך הדיאגרמה הטרנרית של המערכת . 31 ציין מהי הפאזה הגבישית הראשונה המופיעה בקירור נתך בעל הרכב. א

.Cordierite סטוכיומטרי של ?Periclase -מהי כמות הסיליקה המירבית שניתן להמיס ב. ב -Spinelבינארית - הפאזה האוטקטית במערכת הפסאודומהו הרכב. ג Forsterite ? .נתונה תערובת המכילה כמויות זהות של סיליקה ואלומינה. ד

. י הוספת מגנזיה בכמויות שונות לתערובת זו" קבע מהן הפאזות שניתן לקבל ע ?Tridymiteהאם ניתן לקבל בדרך זו את הפאזה

60