侧边二元系异分熔化化合物生成的三元系研究

在图4.32中显示了这个相图三个侧边二元系的状况。在二元系AB和BC中分别都有异分熔化的化合物存在。它们由转熔反应和生成，在底边上的投影分别为V和S。两个转熔反应的液相点在底边上投影为p₁和p₂。此外两个体系中还分别有两个低共熔点e₁和e₂。在三元系中，两个转熔点p′₁和p₂′在体系内交汇为三元转熔的四相平衡点P′（在空间上，这里未能表达出来），在底边上的投影为P，反应为：液。体系中还有两个三元低共熔点E₁和E₂。由于化合物都是异分熔化的类型，体系不能进行副分。

图4.32 两个侧边二元系都有异分熔化化合物生成的三元系

图4.33a中显示了这个二元低共熔线的温度走向和四相点温度的高低，P>E₁>E₂。图中析出初晶的液相限共有5块区域：析出A初晶的Ae₁E₁E₂e₃A，析出B初晶的Bp₁Pp₂B，析出C初晶的Ce₃E₂e₂C，析出V初晶的Pp₁e₁E₁P和析出S初晶的p₂PE₁E₂e₂p₂。由于V和S都是异分熔化的化合物，化合物的坐标都位于自己的液相限区域之外。低于液相限温度的是相应的“液+固”两相区。

图4.33b解释了和P点关联的三相区和四相“平衡区”的构成。在AB二元系中的转熔平衡是：。在二元系中，此反应的自由度为0，表现出的几何图形是p₁、B和V三点在一条直线上，进入三元系以后，自由度不再为0，液相组成沿着p₁P的方向移动，同时和与它平衡的两个固相形成等温的结线三角形△p₁′VB。可以看出转熔反应结线三角形的特点，是液相点p₁′位于结线三角形外侧的锐角上。从p₁移动到P最后一个结线三角形是△PVB，随着液相组成的逐渐移动就扫描出来无数的结线三角形，它所包围的空间就是液+V+B的三相平衡区。在BC侧边也是一样。从开始，无数结线三角形一路扫描，到最后一个△PSB所构成的空间是液+S+B的三相平衡区。两个平衡区的分界线是PB线，一条“深壑”。在P点产生了液相与B转熔同时产生V和S，这就出现了液的四相平衡反应。此时反应的自由度F=0，温度不变化，因此反映这四相平衡的PVBS是一块等温的、几何水平的（灰色）平面。这就是“四相区”。凡是组成落在这个区域之内的合金，在冷却过程中都会经历一次液的四相平衡反应。可以看出，组成落在这块平面中的△VSB区内的合金，在转熔反应结束后，便完结了全部的结晶过程，剩下三个固相晶体B+V+S。但是如果合金组成处在△PVS区域内，情况就会比较复杂，结晶过程，在三元四相转熔反应完结以后还未结束，请继续观察图4.33c。

图4.33 两个侧边二元系都有异分熔化化合物生成的三元系的结构(www.xing528.com)

在液的四相平衡反应结束后，组成处在△PVS内的合金在液相消耗完B转熔成V+S以后，还会有过剩的液相存在。温度继续降低时，过剩液相的组成便会沿着P→E₁前进，如图4.33c所示，在这条线上的反应是：液，是一种二元低共熔的三相平衡反应，从液相中同时析出V和S。当液相组成到达E₁点时，体系进行了三元低共熔的四相平衡反应：液，从液相中同时析出A、V和S。这时的自由度为0，温度不会变化，所以几何图形△AVS连同其中的E₁都处在同一块等温的平面上（图4.33c中灰色平面）。而三个三相区液+A+V、液+V+S和液+A+S空间的底边，分别就是等温平面上的△E₁AV、△E₁VS和△E₁AS，也分别就是无数二元低共熔反应结线三角形扫描出来的最后一个三角形。三个三相区由“深壑”E₁A、E₁V和E₁S三条连线分开。它们也是平面的四相“区”和“液+固”两相区的边界。组成处在这些连线上的合金，在冷却过程中，“液+固”的两相平衡结束后就会直接进行液+A+V+S的四相反应，没有三相平衡的过程。凡是组成处在△AVS内的合金，冷却到最后都会进行液三元低共熔的四相平衡反应从而结束整个结晶过程，得到的是A+V+S三个固相结晶。因此可以看出，在图4.33b中的“未了”部分，在于四相平衡转熔反应的PVBS平面中的△PVS部分和低共熔反应的AVSE₁的平面有重叠，而△PVS的温度高于AVSE₁的温度。也就是说，组成处在△PVS内的合金，最后在三元四相转熔反应结束以后，还要再经过一次三元四相的低共熔反应，才最终结束整个的结晶历程，留下的固相结晶是A+V+S而不是B+V+S。

图4.33c中的灰色阴影部分是E₂的三元四相低共熔区，组成落在这个区内的合金，冷却到最后都以：液低共熔反应结束凝结过程，留下A+S+C三个固相的结晶。

最后，有一点需要指出，虽然V和S都是异分熔化的化合物，VS和AS虚线不能作为三角形副分的对角线，VS和AS也不能认其为“独立的”赝二元系，这主要的原因是它们处在转熔反应的“屏蔽”之下，低于转熔温度后就显示出了赝二元系的个性，SA之间出现一个“赝二元”的低共熔点e₄，它的温度虽低于P但却是E₁E₂线上的制高点，这可以从4.33a的温度箭头的表达上看得出来。图4.34给出了两个对角线VS和AS的多温截面，看得出在体系完全凝固以后，在固相中体现的是赝二元的V+S和A+S。VS的结构比较有特点，转熔反应中L和B同时耗尽，剩下V+S。

图4.34 VS和AS两个多温截面图