一種液相在恆溫下同時結晶出兩種不同成分和不同晶體結構的反應叫做共晶反應，所生成的兩種固相機械地混合物，被統稱為共晶組織，簡稱為共晶體。
基本介紹
- 中文名：共晶組織
- 外文名： eutectic organization
- 領域：材料、合金
- 形貌：層片狀、棒狀、球狀、針片狀等
- 學科：材料科學
- 簡稱：共晶體
共晶反應,共晶組織形貌,影響共晶凝固組織的因素,元素含量對共晶組織的影響,冷卻速度對共晶組織的影響,
共晶反應
材料的性能取決於它的微觀組織。對於絕大多數金屬(合金)材料，微觀組織的變化主要包含在液相一固相以及固相一固相轉變過程中。過去人們為了改善 金屬(或合金)的質量，往往側重於研究工藝過程等外部因素對微觀組織影響。事實上，無論是液一固相變，還是固一固相變，都是極為複雜的非平衡過程隨著研究的深入，人們逐步認識到金屬(或合金)的相變過程為界面前沿的濃度起伏、結構起伏、能量起伏及界面微觀結構等因素所控制。
在一定的溫度下，有一定成分的液相同時結晶出成分一定的兩個固相的轉變過程，稱為共晶轉變或共晶反應。
共晶組織形貌
共晶組織的形態很多，按其中兩相的分布形態，可將它們分為層片狀、棒狀（條狀或纖維狀）、球狀（短棒狀）、針片狀、螺旋狀等。
共晶組織的形態受到多種因素的影響。近年來有人提出，共晶組織中兩個組成相的本質是其形態的決定性因素。在研究純金屬結晶時已知，晶體的生長形態與固液界面的結構有關。金屬的界面為粗糙界面，半金屬和非金屬為光滑界面。
因此，金屬-金屬型的兩相共晶組織大多為層片狀或棒狀，金屬-非金屬型的兩相共晶組織通常具有複雜的形態，表現為樹枝狀、針片狀或骨骼狀等。
影響共晶凝固組織的因素
元素含量對共晶組織的影響
馬濤研究不同Cu含量的Al—Cu合金共晶組織的析出方式及形貌特徵，為共晶合金凝固研究提供了參考。採用Al-25%Cu和Al-40%Cu合金為研究對象。通過不同鑄型條件下合金的鑄態顯微組織，來探討初生a-Al及初生金屬間化合物相β-CuAL2。以及共晶Al/CuAL2的凝固行為。利用光學顯微鏡、掃描電鏡等儀器研究了Al-Cu合金中a-Al及β-AlzCu相的生長行為，成分對共晶組織形貌的影響。結果發現，在過共晶組織中，初生肌CuAL2相形貌大部分有明顯的拐角，呈現小平面生長特性。
在a-Al與β-CuAL2相共晶耦合生長時，β-CuAL2擇優生長特徵削弱，與a-Al耦合生長呈現非小平面一非小平面生長。在亞共晶組織中．出現了β-CuAL2包裹著初生a-Al相的暈圈組織。
利用OM和SEM等觀察不同銅含量Mg-Cu合金的鑄態共晶組織形貌，探討不同共晶組織的形成機理及2CuMg相的小平面特性。結果表明，Mg-Cu亞共晶合金中共晶組織的數量隨銅含量的逐漸增加，初生相數量減少，且在Mg-15%Cu合金中出現了暈圈組織。在Mg-Cu合金系中有2CuMg和Cu2兩種金屬問化合物相，2CuMg以有稜有角的小平面生長，而MgCu2以非小平面生長。
利用光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀等設備研究了不同Al含量的Mg-Al合金的鑄態共晶組織形貌,分析了不同共晶組織的形成機理及影響因素。結果表明,共晶生長時其領先相為β相；隨著Al含量的加，Mg-Al合金的共晶組織由離異共晶向粒狀、纖維狀和層片狀共晶轉變。共晶組Al含量直接影響到凝固後期剩餘共晶成分的液相率,是影響Mg-Al合金共晶形貌的主要因素。
冷卻速度對共晶組織的影響
吳瓊研究了在不同冷卻速度情況下Mg-Al合金的鑄態共晶組織形貌，實驗表明隨著冷卻速度的加快，共晶組織細化，初生a相發達。初生a枝晶顯著影響固溶區Mg-Al合金的共晶組織形貌。下圖分別Mg-27Al和Mg-32Al合金在砂型和金屬型中鑄造試樣的顯微組織，可以看出,隨著冷卻速度的加快，初生α-Mg相枝晶發達，共晶組織細化。冷卻速度對共晶組織形貌的影響有以下幾個方面:①改變了初生樹枝晶的形態；②冷卻速度影響凝固的枝晶前沿液相的溶質濃度分布梯度,進一步影響共晶組織的形核、長大；③快速冷卻將增加B相形核時的過冷度，影響共晶β相的形狀。
前景
共晶合金是一種重要的鑄造合金，其具有密度小、比強度高，同時兼有良好的鑄造性能、耐蝕性、可焊性等優點，廣泛套用於航空、汽車、儀表及機械等工業。過去的幾十年里，人們對共晶合金做了大量的研究與開發，無論在基礎理論上，還是生產套用中都取得了較大的成就。
但由於研究方法、實驗條件以及探索思路的不同，仍有許多問題值得進一步的探索和研究，以揭示其內在基本規律，這無疑對改善該類合金的性能，挖掘其內在潛能具有重要的意義。隨著航空、汽車工業的迅速發展，對鑄件可靠性要求越來越高，對合金的綜合性能和特種性能的要求也不斷提高。因此，在保持優良的鑄造性能的同時，進一步提高合金的強韌性，是共晶合金的發展方向。
