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共晶系

1884
  • Frederick Guthrie
Metallurgist examining eutectic alloy microstructure in a laboratory setting.

(画像はイメージです)

共晶系とは、2種類以上の成分が混合し、個々の成分の融点よりも低い、単一の明確な温度で凝固する系のことです。この特定の組成を共晶点といいます。冷却すると、共晶液は微細な固体相の混合物に変化し、多くの場合、特徴的な層状(ラメラ状)の微細構造を示します。

共晶系の概念は、組成に対して温度をプロットした二元相図を用いて最もよく視覚化できます。共晶点とは、液相が2つの固相と平衡状態にある特定の組成と温度のことです。成分AとBの二元系の場合、共晶反応は[latex]L rightleftharpoons alpha + beta[/latex]と表されます。ここで、Lは液相、[latex]alpha[/latex]と[latex]beta[/latex]はそれぞれAとBが豊富な2つの異なる固相です。この不変反応は、共晶温度と呼ばれる一定温度で起こります。

共晶合金の低い融点は鋳造において非常に有利であり、必要なエネルギーを削減し、鋳型にかかる熱応力を最小限に抑えます。共晶凝固中に形成される微細構造は、通常、[latex]alpha[/latex]と[latex]beta[/latex]の交互の層(ラメラ)など、固体相の微細で密接な混合物です。この微細な微細構造は、共晶構造がフェライトとセメンタイトからなる鋳鉄に見られるように、高強度や耐摩耗性などの独自の機械的特性を与えることができます。共晶以外の組成は、亜共晶または過共晶と呼ばれ、共晶温度に達する前に主要な固体相の1つが析出することによって凝固を開始し、その後、残りの液体が共晶変態を起こします。

UNESCO Nomenclature: 3308
冶金学

タイプ

物理現象

混乱

実質的な

使用法

広く普及している

前駆物質

  • 水溶液の凝固点降下に関する研究
  • 熱分析技術(熱量測定など)の開発
  • ジョサイア・ウィラード・ギブスの相平衡と相律に関する研究
  • 微細構造を観察するための初期の金属組織学

アプリケーション

  • 電子部品の接合用鉛錫はんだおよび鉛フリーはんだ
  • casting of complex shapes using cast iron, which is a near-eutectic iron-carbon alloy
  • 高温で異種金属を接合するためのろう付け合金
  • 熱エネルギー貯蔵用の相変化材料
  • production of galinstan, a non-toxic liquid metal alloy at room temperature

特許:

    潜在的なイノベーションのアイデア

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    関連キーワード:共晶系、共晶点、相図、融点降下、はんだ、鋳鉄、層状構造、凝固、冶金学、熱力学。

    歴史的背景

    共晶系

    1867
    1875-01-01
    1881
    1884
    1890
    1890
    1899-01-01
    1860
    1870
    1876
    1882-01-01
    1886-04-23
    1890
    1897
    1900

    (日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

    関連する発明、革新、および技術原理

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