相圖
二元同型系統(binary isomorphous system)
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同型(isomorphous)就是同一種形式。這是最好相處的一種相圖:兩種金屬彼此完全互溶,任意比例都可以,液態如此、固態也如此,就像酒精和水能以任何比例互溶。銅和鎳正是如此。圖上只有一個液相區、一個固相區,以及兩者之間一個透鏡狀的兩相區。
更精確地說,二元同型系統的兩個成分在固態彼此完全互溶,在 0 到 100 % 的整個組成範圍內都形成單一固溶體。完全固溶要求相當滿足休姆-羅瑟里法則(Hume-Rothery rules):原子大小相近、晶體結構相同、電負度與價數相近。Cu 和 Ni 都是 FCC 且大小幾乎相同,因此在每個組成都共用一個 FCC 晶格。圖上只有兩條線:上方的液相線與下方的固相線,兩者相接把透鏡合上。
要判讀它,選一個組成與溫度;若落在兩線之間,畫一條連結線讀出兩個並存相的組成,再用槓桿法則算出各自的量。在實際、非平衡的冷卻下,固體會出現核心偏析,也就是每個晶粒最後從富高熔點金屬的核心分層到富低熔點金屬的邊緣,因為固態擴散太慢來不及均勻化。均質退火可以修復它。
銅鎳(Cu-Ni)是教科書上的同型系統,也是蒙納合金與白銅硬幣合金的基礎。
單一 FCC 固溶體橫跨所有組成,因此圖上只有液相線與固相線。
完全固溶其實很少見,需要滿足休姆-羅瑟里法則。大多數金屬對的固溶度有限,反而形成共晶或更複雜的相圖。
又称
另见