1.假想相图
为了比较前面介绍的几种相图,人们把它们的典型特征综合在一起。这就构成了一种实际并不存在的假想相图,如图8.57所示。
图8.57中有五个典型的过程。P1为包晶点,L+δ—→γ。P2为包析点,α+β—→μ。E2为共晶点L—→γ+β。E3为共析点γ—→α+β。比较特殊的是E1点,我们在前文未对其做介绍。E1点发生的过程与共晶过程是相似的,不过从液相里同时析出的一个是固相,另一个是液相。而在共晶过程中,从液相中析出的都是固相。E1点发生的这个过程称为偏晶反应(monotectic),L1—→γ+L2。
我们在前文讨论的二元相图中,两个组分在液相中完全互溶。然而有些二元系统,其两个液相并不完全互溶,只是有限互溶。如图8.57中E1旁边的帽形L1+L2区。图8.58中的L1+L2区也是这种情形。
图8.57 假想相图(引自Askeland,2005)
图8.58 具有液相分层(或偏晶转变)的示意相图(引自陆佩文,1991)
图8.58中,状态处于E1KD区时,液相分为两层:一层可视为B在A中的饱和溶液(L1);另一层为A在B中的饱和溶液(L2)。温度升高,两液相的溶解度增大,因而组成越来越接近。在K点,分层现象消失,故K是一临界点。在E1KD以外的液相区为单相区。
成分处于E1的系统在从液相降温到E1温度时,有以下转变L1—→A+L2D。L2D表示D点成分的液相L2。当液相L2的量较少时,常呈球状分布在A(或A这边的固溶体相)上。
成分在E1~D之间的如M系统,在状态点进入帽形区时,分为两个液相。液相L1的组成沿KE1变化、液相L2的组成沿KD变化。在平衡态下,L1和L2的状态点始终在同一条水平线上,如图8.58帽形区内的水平虚线。当温度降到E1对应的温度时,L1的成分点在E1处,L2的成分点在D点。此时有偏晶转变L1—→A+L2D,直到L1耗尽。
具有液相分层(或偏晶转变)的系统有Cu-Pb、CaO-SiO2、MgO-SiO2、CaO-Al2O3等系统。这种形式的转变在下一章介绍的Spinodal分解中有重要应用。下面,我们列出另外一些相图的示意图,请读者自行分析。
2.具有一个在固相发生分解的化合物相图
图8.59所示系统中,化合物C的分解产物都是固相。
3.化合物在两个温度发生固相分解的相图(www.daowen.com)
图8.60中的化合物C的固相具有两个分解温度。
4.多晶转变点在共晶温度以下的相图
图8.61中P点温度为多晶转变点温度,其所在直线为多晶转变线。在此线以下,A以β晶型存在(Aβ);在此线以上,A以α晶型存在(Aα)。
图8.59 具有在固相分解化合物的示意相图(引自陆佩文,1991)
图8.60 化合物在两个温度发生固相分解的示意相图(引自陆佩文,1991)
图8.61 多晶转变在共晶温度以下的示意相图(引自陆佩文,1991)
图8.62 多晶转变在共晶温度以上的示意相图(引自陆佩文,1991)
5.多晶转变点在共晶温度以上的相图
图8.62中的P点为包晶点。包晶反应L+Aα—→Aβ。图8.61和图8.62所示的同质多晶转变在硅酸盐体系中比较普遍。
介绍了相图的基本理论后,下面我们分析几种常见的专业相图。虽然实际相图比较复杂,但它们仍可看作是前述相图基本特征的组合。看懂其中的点、线和区域仍是分析这些相图的基本要求。在此基础上,再分析其中的平衡结晶组织,理解其应用。
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