Fasendiagrammen

Fasendiagrammen, ook wel fase-diagrammen genoemd, zijn grafische voorstellingen van de fasen die in een materiaal aanwezig zijn onder verschillende thermodynamische omstandigheden, meestal temperatuur en samenstelling bij constante druk. Ze tonen welke fasen in welk gebied aanwezig zijn en hoe fasen veranderen aan grenslijnen.

Voor een tweecomponentensysteem (binaire fasendiagrammen) worden temperatuur en samenstelling meestal afgebeeld: temperatuur op de verticale as en mol% van component A op de horizontale as. De diagrammen bevatten fasegrenzen die de regio’s aangeven waar sprake is van één fase of van meerdere fasen in evenwicht. In afwijkende punten zoals eutectische punten kan vloeistof tegelijk in evenwicht zijn met twee vaste fasen; bij peritectische en peritectoïde reacties treden soortgelijke transformaties op.

Belangrijke concepten: solidus- en liquidusgrenzen, eutectische, peritectische en peritectoïde reacties; vaste oplossings- of immiscibele systemen. Uitgebreidere systemen kennen binaire, ternaire (driecomponenten) en multicomponent-diagrammen.

Interpretatie en regels: de Gibbs' fasenregel F = C - P + 2 (bij constante druk) bepaalt het aantal onafhankelijke variabelen dat nodig is om het systeem te beschrijven. Kinetiek kan afwijken van het evenwicht; diagrammen tonen doorgaans het evenwichtsscenario.

Toepassingen: legeringsontwerp in de metallurgie, keramiek, polymeren en geologie. Ze helpen bij het voorspellen van smeltpunten, solubiliteit en de stabiliteit van fasen tijdens verwarmen en afkoelen.