共晶系统

共晶系统，也称为共晶混合物，是物质的均匀混合物 在低于任何成分熔点的单一温度下熔化或凝固。 该温度称为低共熔温度，是所涉及组分种类的所有混合比下可能的最低熔化温度。 在相图中，共晶温度被视为共晶点。

非共晶混合比的不同成分会有不同的熔化温度，因为一种成分的晶格会在比另一种成分更低的温度下熔化。 相反，当非共晶混合物冷却下来时，它的每一种成分都会在不同的温度下凝固（形成晶格），直到整个物质都变成固体。

并非所有二元合金都具有共晶点，因为组分种类的价电子在任何混合比下并不总是相容以形成新型联合晶格。 例如，在银-金系统中，熔化温度（液相线）和凝固温度（固相线）在原子比轴的纯元素端点处相遇，而在该轴的混合区略微分开。

这种反应是不变的反应，因为它处于热平衡状态； 另一种定义方式是吉布斯自由能的变化为零。 显然，这意味着液体和两种固体溶液同时共存并处于化学平衡状态。 在系统温度不变的相变期间也有热制动。

共晶反应产生的固体宏观结构取决于几个因素，其中最重要的因素是两种固溶体如何成核和生长。 最常见的结构是层状结构，但其他可能的结构包括棒状、球状和针状。

不在共晶点的共晶系统的组成可分为亚共晶或过共晶。 亚共晶成分是那些具有比共晶成分 (E) 更小的成分 β 和更大的成分 α 的成分，而过共晶溶液的特征是那些具有比共晶成分更高的成分 β 和更低的成分 α 的成分 作品。 随着非低共熔组合物的温度降低，液体混合物将在另一种之前沉淀混合物的一种组分。 在过共晶溶液中，将存在物种 β 的先共析相，而亚共晶溶液将具有先共晶 α 相。

共晶合金具有两种或多种材料并具有共晶成分。 当非共晶合金凝固时，其成分在不同温度下凝固，表现出塑性熔化范围。 相反，当混合良好的共晶合金熔化时，它会在一个单一的、急剧的温度下熔化。 在特定合金成分的凝固过程中发生的各种相变可以通过在该合金的相图上画一条从液相到固相的垂直线来理解。

一些用途包括：

• NEMA 共晶合金过载继电器，用于为泵、风扇、输送机和其他工厂工艺设备的三相电机提供电气保护。
• 用于焊接的共晶合金，包括由铅 (Pb) 和锡 (Sn) 组成的传统合金，有时还含有额外的银 (Ag) 或金 (Au)——尤其是用于电子产品的 Sn63Pb37 和 Sn62Pb36Ag2 合金配方——以及更新的无铅合金 焊接合金，特别是由锡 (Sn)、银 (Ag) 和铜 (Cu) 组成的合金，例如 Sn96.5Ag3.5。

• 铸造合金，例如铝硅合金和铸铁（铁中含 4.3% 的碳，产生奥氏体-渗碳体共晶）
• 通过对芯片施加超声波能量，通过硅金共晶将硅芯片粘合到镀金基板上。 参见共晶键合。
• 钎焊，其中扩散可以从接头中去除合金元素，因此共晶熔化只能在钎焊过程的早期进行
• 温度响应，例如用于消防喷淋头的 Wood's 金属和 Field's 金属
• 无毒的汞替代品，例如加林斯坦
• 实验性玻璃态金属，