包晶相图
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
贡献者: ACertainUser
1包晶转变:由一个液相与一个固相生成另一种固相。$L + \alpha \rightarrow \beta$
在热力学中,往往只关心相的变化;但由于动力学因素,实际冷却时,各相往往形成一定的有序组织结构。本文一并简要讨论,以 Pt-Ag 合金的平衡冷却为例。
1. 包晶相图
图 1:典型的包晶系合金 $Pt-Ag$ 相图.数据来源:刘智恩《材料科学基础》。仅供示意,未按实际比例绘制。
$10.5\%< wAg<42.4\%$ 的合金
图 2:$10.5\%< wAg<42.4\%$ 的合金。
- 在 $A$ 点处(液相线以上),系统中只有液相 $L$。
- 在 $B$ 点处(液相线以下,固相线以上),系统先发生匀晶转变,析出 $\alpha$ 相固体。
- 在 $C$ 点处(固相线),系统中开始析出 $\beta$ 相。注意{不同于}共晶转变中 “一个液相生成两个固相 $L\to\alpha+\beta$”,此处的转变是原有的固相 $\alpha$ 与液相 $L$ 转变为另一种新的一种固相 $\beta$: $\alpha+L\to\beta$,被称为包晶转变。
- 由于实际原子扩散的需要,$\beta$ 相往往围绕 $\alpha$ 相生成,并不断消耗液相与 $\alpha$ 相长大,形成独特的包晶组织。
图 3:包晶转变中的原子扩散。
- 在 $D$ 点处(包晶线以下),液相被完全消耗,但 $\alpha$ 相仍存在。此时系统由 $\alpha$ 与 $\beta$ 组成,但系统的组织结构明显不同于共晶组织。
- $D$ 点以下,发生脱熔转变,过饱和溶质开始析出。
从相图中我们可以得知:
- 包晶转变是恒成分转变,即包晶转变中,先后结晶的部分的成分一致
- 包晶转变是恒温转变:f=2-3+1=0,系统没有自由度
包晶转变的这两条性质与共晶转变的类似。
全程的相转变:$L \rightarrow \alpha+\beta~.$
全程的组织转变:$L \rightarrow (\alpha+\beta)_{Peritectic} + \alpha_{II} + \beta_{II}~.$
$42.4\%< wAg<66.3\%$ 的合金
图 4:$42.4\%< wAg<66.3\%$ 的合金
- $A$、$B$ 点处系统的状态类似上文所述。
- 在 $C$ 点处(包晶线处),系统同样发生包晶转变。然而此处转变完成后,被完全消耗的反而是 $\alpha$ 相。
- 在转变完全后的 $D$ 处(包晶线以下,固相线以上),系统仅由 $\beta$ 相与 L 组成。随后发生匀晶转变,液体逐渐凝固为 $\beta$ 相。
- 在 $E$ 点处,液体完全凝固为 $\beta$ 相。
- 随后系统又进入 $\alpha+\beta$ 的双相区。这是因为 $\beta$ 相过饱和,过饱和的溶质以 $\alpha$ 相点形式析出。
全程的相转变:$L \rightarrow \alpha+\beta~.$
全程的组织转变:$L \rightarrow \beta + \alpha_{II}~.$
其余成分的合金
仅发生简单的匀晶-脱熔转变,不再列举。
1. ^ 本文参考了刘智恩的《材料科学基础》
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
© 小时科技 保留一切权利