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共晶组织

/eutectic structure/
条目作者孔令体

孔令体

最后更新 2022-01-20
浏览 267
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共晶反应中,从同一均匀液相中同时或交替析出的、紧密相邻的两个或者多个固相所形成的合金组织。

英文名称
eutectic structure
所属学科
冶金工程

由于共晶凝固的组织与组成相的特性及两相耦合情况有关,并受凝固条件影响,因而比单相合金的凝固组织复杂得多。为便于研究,对共晶生长理论的研究主要针对二元合金展开。根据组成相的形貌特征可将共晶组织分为规则共晶和非规则共晶。

在规则共晶中,两个相通常以层片状或纤维状的形式形成规则的共晶组织。规则共晶的两个组成相多由金属与金属或金属与金属间化合物(非小平面-非小平面相)组成。它们具有低的熔化熵,固液界面在原子尺度上是粗糙的,热流方向和合金组元在液相中的扩散是其生长的决定因素。凝固过程中两固相的生长相互依赖,通过溶质的横向扩散进行搭桥式的生长,因此其固液界面的等温面基本是平直的,典型体系如银铜共晶组织等。

在非规则共晶中,一个固相以颗粒或板块的形状杂乱不规则地分布在另一个基体固相中。非规则共晶多由金属与非金属相(非小平面-小平面相)组成。其中小平面相具有大的熔化熵,且生长有很强的各向异性,固液界面往往对应特定的晶面。虽然共晶过程也靠溶质的横向扩散合作生长,但固液界面不是平面,而是参差不齐的,其等温面也不是平直的。典型体系如铝硅及铁碳共晶组织等。

共晶体形貌还取决于凝固条件,如凝固过冷度等。研究发现,随过冷度的增大,共晶体存在着由规则共晶向反常共晶的转变,且随着过冷度的增大,反常共晶组织所占的体积分数渐渐增大,直至试样完全由反常共晶组织组成。

共晶组织结构中两相或多相的相间分布,赋予材料良好的综合性能,共晶合金因此被广泛用作结构和功能材料。典型代表有铸铁、现代汽车工业中占有基础性地位的铝硅合金、大多数电子焊料等。

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