E1 Fases y Composición

Tópico

La composición química global de esta aleación multicomponente, junto con el diagrama de fase correspondiente a esa misma composición, es la que determina, según la regla de la palanca, en qué proporción coexisten, en equilibrio, la fase alfa y la fase beta de esta aleación: dentro de la región de dos fases de ese diagrama, la distancia entre la composición global de la aleación y la composición de cada una de esas dos fases es la que fija, mediante esta misma regla de la palanca, la fracción de cada fase presente. Que la composición global de esta aleación esté más cerca, dentro de ese diagrama de fase, de la composición de la fase alfa hace que, según esta regla de la palanca, la fracción de fase alfa presente sea mayor, y la fracción de fase beta sea, en consecuencia, menor.

Esa misma coexistencia entre la fase alfa y la fase beta respeta, en todo momento, el balance de masa global de esta aleación: la masa total de cada elemento que compone a esta aleación, repartida entre ambas fases según la composición propia de cada una y la fracción que esa misma regla de la palanca ya asigna a cada una, debe sumar exactamente la masa total de ese elemento en la composición global de la aleación. Que la fracción de una de estas dos fases cambie, sin que cambie la composición global de la aleación, hace que la composición de la otra fase deba ajustarse en consecuencia, para que este balance de masa global siga cumpliéndose.

Cuántas de estas variables —la composición de cada fase presente y la temperatura del sistema— pueden variarse libremente, sin alterar cuántas fases coexisten en equilibrio, lo limita la regla de fases de Gibbs, aplicada aquí a presión constante: cuantas más fases coexistan simultáneamente en esta aleación, menos grados de libertad quedan disponibles para variar su composición y su temperatura sin que alguna de esas fases aparezca o desaparezca. Que esta aleación tenga, en una región determinada de su diagrama de fase, más fases coexistiendo a la vez hace que, según esta regla de fases de Gibbs, los grados de libertad disponibles en esa misma región sean menos.

Por eso este modelo, con la composición global y las fracciones de fase alfa y beta con las que se abrió, alimenta a otros tres modelos de este conjunto: el que describe en detalle el diagrama de fase binario del que aquí solo se toma la regla de la palanca, el que describe la difusión entre estas mismas fases, y el que describe la solidificación de esta aleación desde su estado líquido. Que las fases presentes en esta aleación, y sus fracciones respectivas, puedan determinarse por este modelo a partir de la composición y la temperatura, sin necesidad de observarlas directamente, hace que otro modelo distinto de este conjunto, el que describe la difracción de rayos X sobre este metal, pueda medirlas experimentalmente e identificar, mediante la ley de Bragg, cuáles de esas fases presentes efectivamente aparecen.

ID:4427