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包晶凝固

/peritectic solidification/
条目作者林鑫

林鑫

最后更新 2023-12-22
浏览 85
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以固溶体的形式析出的固相与液相反应生成另一个固相,由于反应不完全而形成两相互相包裹的凝固组织的过程。

英文名称
peritectic solidification
所属学科
机械工程

包晶凝固是一种十分重要的相变过程。以典型包晶凝固特征的成分的合金为例(见图)。该合金首先析出枝晶,在枝晶的长大过程中,组元B在液相中富集,导致液相成分沿液相线变化。当温度降至(包晶反应温度)时,发生包晶反应:相在相表面发生异质形核,并很快沿表面生长,将相包裹在中间。进一步的包晶反应通过相内的扩散进行。组元B自界面向界面扩散,导致界面向α相一侧扩展,最后完成包晶凝固反应。

二元包晶相图二元包晶相图

在包晶反应过程中,相要不断分解,直至完全消失;与此同时,相要形核长大。相的形核除以相为基底,也可以从液相中直接形成。平衡凝固要求溶质组元在两个固相及一个液相中进行充分扩散,但实际上穿过固、液两相区时冷却速度很快,一般情况下为非平衡凝固。

在非平衡凝固时,由于溶质在固相中的扩散不能充分进行,包晶反应之前凝固出来的相内部的成分是不均匀的,即树枝晶的心部溶质浓度低,而边缘溶质浓度高。当温度达到时,在相的表面发生包晶反应。从形核功的角度看,相在相表面上非匀质形核的形核功要比在液相内部均质形核更为有利。因此,在包晶反应过程中,相很快被相包围,此时,液相与相脱离接触,包晶反应只能依靠溶质组元从液相一侧穿过相向相一侧进行扩散才能继续下去,因此将受到很大抑制,当温度低于后,剩余液相直接转变为相,未转变的相则被保留在相中间。

  • 马幼平,许云华.金属凝固原理及技术.北京:冶金工业出版社,2008.

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