相圖與相平衡

液相線(liquidus)

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想像緩慢冷卻一份熾熱的熔體,緊盯著第一粒晶體何時出現。對某一給定組成,那第一個固體形成的溫度,就是液相線上的一個點。把它掃過每一個組成,你就得到液相線——相圖上的上邊界,其上材料全為熔融,其下開始長出第一批晶體。它是固態的天花板:由上往下跨過它,凝固就開始。

在二元相圖上,液相線是那條俯衝而下、探入共晶谷的曲線(或一對曲線)。它的意義很精確:在固加液區內的任何溫度,液相線告訴你該處達平衡的液相組成。當你把熔體冷卻到液相線以下,某一相的晶體析出,剩餘液相沿著液相線移動其組成,持續富集,直到抵達共晶點,最後一滴液相在此凝固。與固相線一起讀,液相線把固液共存的糊狀兩相區夾在中間。

對燒成與耐火材料而言,液相線是實用的天花板。坯體的液相線溫度決定你要多熱才能完全熔化它——對玻璃至關重要,你必須停留在液相線之上以避免不要的晶體(析晶/失透),對釉料也是,它必須熔化並流動。對耐火材料,液相線警告在服役溫度會有多少液相存在:你操作得離液相線越低,越多固態骨架存活以撐住形狀。把液相線往下拖的雜質,正是一塊名義上高熔點的耐火材料何以會提早開始塌陷。

對鈉鈣矽玻璃配料,液相線約在 1000 度 C。熔化並維持在其上,它保持清澈液體;讓它逗留在液相線稍下,白矽石晶體便成核並使玻璃混濁。玻璃工匠刻意在液相線之上作業、並快速冷卻通過它,正是為了閃避那樣的結晶。

液相線是「開始凝固」的線:其上全為液體,其下析出初晶相的第一批晶體。

液相線給的是液相的組成,不是整個樣品的組成。常見的失誤是把你整批的組成讀在液相線曲線上——曲線告訴你的是共存液相為何,固相的組成則落在另一條邊界線上。

又稱
liquidus lineliquidus surface液相線