材料科学基础 二元相图(6.3)(1)

前言:
断更了非常久,有一个重要的原因就是笔者的懒惰,或许也可以甩锅给不间断的疾病,但显然这并不是好借口。至少,和笔者一样,今天专栏又短暂的复活了。
在讲二元相图之前,我们先简单的讨论一下二元系统。
二元系统如它的名字,就是含有两个组元的系统。由相率F=C-P+1,且相图至少有一相可知,系统最大自由度为3。在压力不变的凝聚系统中,最大自由度只为2,这意味着两个变量,所以我们可以用平面图来表示,即二元相图。
接下来我们来谈谈二元相图的主要种类。

一 具有低共熔点的二元相图
这类相图系统的特点是:两个组元在液态时能以任意比例互溶,形成单相溶液,而固相完全不互溶。

该相图非常容易理解,我们以M点的熔体为例,讨论一下其析晶过程。
随着温度的降低,当M点与晶体A的液相线相交时,晶体A开始析出。此时只有固相晶体A,故固相点沿着A的纯物质线行动。而液相随着晶体的析出沿着液相线下降。到达E点后,晶体B开始析出,晶体A不再是唯一的固相,固相点沿着固相线向B物质方向移动,直到到达物质的原始组分点,即M点的物质组分点。液相点沿着过E点的垂直线向下,直至所有液相消失,即与x轴相交。
二 具有一致熔融化合物的二元系统相图
一致熔融化合物是一种稳定的化合物,与正常的纯物质一样具有固定的熔点,该种化合物到达熔点时,所产生的液相与化合物的晶相组成相同。

通过观察相图我们意识到,如果以一致熔融化合物AmBn的纯物质线作为分界,这竟然就是两个具有低共熔点的图拼在一起。所以它的析晶过程其实和第一类并没有太大区别,我们可以两两物质一组来以同样的方法分析,故这里不展开赘述了。
三 具有一个不一致熔融化合物的二元系统相图
不一致熔融化合物是一种不稳定的化合物。加热这种化合物到某一温度便发生分解,分解产物是一种液相和一种晶相,二者组成与原来化合物组成完全不同,故称不一致熔融化合物。

偷懒是笔者漫长经人生历中无法放弃的一环,所以在看这个相图的时候,笔者将相图分成了几块,以P点作线的左边又是我们熟悉的具有低共熔点的二元相图,而右边就有所不同了。
现在以两个典型的熔体点来讨论其析晶过程。
第一个点:
随着温度的降低,在K点与液相线相交,晶体B开始析出,由于此时固相只有B,故固相点沿着B的纯物质线往下走。液相则随着液相线变化,直至到达P点,固相B开始转熔成为固相AmBm。此时固相朝着开始沿着DF向D点变化,直至到达D点,这时,晶体B全部回吸成为液体。随着晶体AmBm的析出,固相沿着DJ线向下移动,到达J点后,晶体A开始析出,固相沿着JE向E移动,直至到达物质的原始组成点H,此时所有液相消失。而液相则是沿着液相线继续移动到P点。
第二个点:
随着温度的下降,到达与液相线的交点之后,固相B开始析出,此时固相沿着B的纯物质点一栋,直至到F点,然后开始转熔过程,晶体B开始转熔为液体,液体又开始析出晶体AmBm。故固相沿着FD向左移动,直至到达物质的原始组成点。
其他的类型将会于下次更新提到喵
