Sistemas de aleaciones binarias

SISTEMA DE ALEACIONES BINARIA:

Una mezcla de dos metales se llama aleación binaria y constituye un sistema de dos componentes, puesto que cada elemento metálico en una aleación se considera un componente separado. Así, el cobre puro es un sistema de un único componente, mientras que una aleación de cobre y níquel es un sistema de dos componentes. Algunas veces un componente en la aleación seconsidera también un componente separado. Por ejemplo, aceros de carbono ordinario que contienen principalmente hierro y carburo se consideran sistemas de dos componentes.
En algunos sistemas binarios metálicos, los dos componentes son completamente solubles entre sí, tanto en estado sólido como liquido. En estos sistemas sólo existe un único tipo de estructura cristalina para todas lascomposiciones de los componentes y, por tanto, se llaman sistemas isomorfos. En relación a los dos elementos que se disuelven completamente entre si, normalmente satisfacen una o más de las siguientes condiciones formuladas por Hume-Rothery1 y conocidas como reglas de solubilidad de sólidos de Hume-Rothery:
1. Las estructuras cristalinas de cada elemento de la muestra deben ser iguales.
2. El tamaño decada uno de los dos elementos no deben diferir en más del 15 por 100.
3. Los elementos no deben formar compuestos entre si. No debe haber diferencias apreciables en las electronegatividades de los dos elementos.
4. Los elementos deben tener la misma valencia.
Todas las reglas de Hume-Rothery no son siempre aplicables para todos los pares de elementos que presentan solubilidad sólida.
Un ejemploimportante de un sistema isomorfo de aleación binaria es el sistema cobre-níquel. Un diagrama de fase de este
sistema con la temperatura como ordenada y la composición química en tanto por 100 en peso, como abscisa, se muestra en la Figura

Este diagrama se ha determinado para un sistema que se enfría lentamente o en condiciones de equilibrio con la presión atmosférica y no tiene aplicaciónpara aleaciones que se enfrían rápidamente en el rango de la temperatura de solidificación. El área sobre la línea superior del diagrama, llamada liquidus, corresponde a la región de estabilidad de la fase líquida, y el área por debajo de la línea inferior, o solidus, representa la región de estabilidad para la fase sólida. Entre ambas líneas se representa una región de dos fases donde liquido ysólido coexisten.
En la región de una sola fase de solución sólida ~, tanto la temperatura como la composición han de ser especificadas si se quiere situar un punto en el diagrama de fases. Por ejemplo, a la temperatura de 1050 0C y 20 por 100 de Ni, se especifica el punto a del diagrama de fases Cu-Ni. La microestructura de la solución sólida ~ a esta temperatura y composición aparece como la de unmetal puro. Es decir, el único rasgo observable en el microscopio óptico serán los límites de grano. Sin embargo, debido a que la aleación es una solución sólida del 20 por 100 de Ni en Cu, ésta tendrá mucha más dureza y resistividad eléctrica que el cobre puro.
En la región entre las líneas liquidus y solidus, ambas fases existen. La cantidad de cada fase presente depende de la temperatura y lacomposición química de la aleación. Consideremos una aleación de 53 por 100 en peso en Ni, 47 por 100 en peso en Cu a 1300 0C. Puesto que esta aleación contiene las fases líquida y sólida a 1300 0C, ninguna de estas fases puede tener la composición promedio de 53 por loo Ni y 47 por 100 Cu. La composición de las fases líquida y sólida se puede determinar al dibujar una isoterma desde la línea deliquidus a la de solidus a 1300 0C, y luego bajar verticales hasta el eje horizontal de las composiciones. La composición de la fase líquida (w1) a 1300 0C es 45 por 100 en peso de Ni y la de la fase sólida (w,> es del 58 por 100 en peso de Ni, como indica la intersección de las líneas verticales de trazos con el eje de composición.
Los diagramas binarios de equilibrio para componentes que...