Diagrammi di fase |
Lo studio del diagramma di stato permette di comprendere e prevedere i fenomeni di fusione e di cristallizzazione che sincontrano durante la lavorazione dei ceramici, tuttavia, per la maggior parte delle leghe ceramiche, le reazioni chimiche sono incomplete e lequilibrio e' raramente raggiunto a causa del loro alto punto di fusione. I diagrammi di stato sono stati inoltre formulati sulla base di trasformazioni tra composti chimici puri, e questo non e' sempre il caso di prodotti industriali utilizzati come materie prime. Infine si deve notare che la lavorazione dei ceramici comporta spesso reazioni che si svolgono almeno parzialmente allo stato solido, come per esempio la sinterizzazione in fase solida, molto utilizzata nella preparazione dei ceramici. I costituenti dei diagrammi di stato dei ceramici sono spesso composti chimici costituiti da diversi elementi che condividono un elemento comune, lossigeno, e presentano equilibri di fase molto simili a quelli incontrati per i materiali metallici. Per esempio, i sistemi AlO3 - Cr2O3 oppure NiO - MgO hanno diagrammi di stato il cui andamento e' simile a quello dei sistemi metallici a miscibilita' totale come il rame-nichel. Al posto della percentuale in peso, sullasse della concentrazione si puo' indicare la percentuale atomica; luso delle linee isoterme e della regola della leva rimane tuttavia immutato. Il diagramma di fase forsterite-olivina (Mg2SiO4-Fe2SiO4) e' un esempio di solubilita' solida completa; come nei metalli, i componenti devono avere la stessa struttura cristallina e dimensioni atomiche simili. Il diagramma di fase silice-allumina (SiO2-Al2O3) presenta una trasformazione eutettica e una fase intermedia (mullite), praticamente insolubile in tutti i componenti puri. La fusione del 70% di silice e del 30% dallumina (in peso) crea un refrattario che dopo il raffreddamento e' caratterizzato da una microstruttura composta di grossi cristalli di mullite agglomerati da una miscela di piccoli cristalli di mullite e di cristobalite a struttura eutettica; il refrattario restera' allo stato solido fino alla temperatura di 1595°C. |