相圖與相平衡
包晶(peritectic)
/ peh-rih-TEK-tik /
共晶是一份液相凝固成兩個固相之處。包晶是它角色重排的手足:它是這樣的不變點——冷卻時,一個已經形成的固相與周圍液相反應,生成第二個不同的固相。寫成反應是:冷卻時 液相 + 固相1 → 固相2(加熱時則相反,固相2 → 液相 + 固相1)。它是不一致熔化在相圖上的指紋——凡有化合物不一致熔化之處,就有一道包晶台階標記該點。
在固定壓力的二元相圖上,包晶是某一溫度的水平線,三個相在此相會(兩固相與一液相),所以相律再次給出 F = C − P + 1 = 2 − 3 + 1 = 0——一個不變點,溫度與組成都固定,正如共晶。差別在於幾何與反應方向:在共晶點,液相組成位於兩固相之間,冷卻由液相生出兩固相;在包晶點,液相偏在一側,冷卻消耗「液相加一固相」以築成另一固相,往往以一圈環邊在最初晶體周圍成長。
那圈環邊在實務上造成真正的麻煩。由於新固相以外殼形式包住舊晶體,它可以把原始晶體與液相隔絕,使包晶反應在完成之前就停擺,圖上的平衡永遠達不到——這是介穩、未反應的核心何以能存活於燒成或澆鑄陶瓷中的經典原因。在相圖上認出包晶,等於告訴陶瓷工作者:那裡的熔化行為是不一致的、很可能出現反應環邊、而平衡相組合可能遲遲才出現。
在氧化鋁-氧化矽系統中,莫來石常被畫成在約 1828 度 C 的包晶點熔化:加熱時,莫來石反應生成剛玉(固態 Al2O3)加富矽液相。冷卻時逆反應應在剛玉上重新長出莫來石環邊——但那環邊可能困住剛玉核心,使平衡莫來石遲遲才形成。
包晶:冷卻時 液相 + 固相1 → 固相2——一道標記不一致熔化的不變(F = 0)台階。
包晶反應常常無法完成:新固相形成環邊、把舊晶體與液相隔開,於是真實的澆鑄與燒成保留著平衡相圖說應該消失的未反應核心。
又称
另见