[科普中国]-共晶系统

共晶系统（ 英语：eutectic system），是指两个不同化学物质或元素，在混合后，能够在比各自熔点还要低的熔点中，进行加热熔合，形成单一化合物。

简介A和B两种组元在气相、液相和固相都能完全地相互溶解，这种系统就是我们在前面讨论过的同形系统。一般说来，A和B两种组元在气相和液相是能够相互溶解的，但在固相情况就有所不同，可能出现A、B组元完全不相互溶解或有限地相互溶解的两种情况。在这些情况下就必然出现三相点。如果三相点的温度低于A和B的纯组元的凝固点，则这种类型的三相点称为共晶点。具有共晶点的二元系统称为共晶系统。1

用来形成共晶系统的混合物被称为共晶混合物（eutectic mixture），形成的化合物被称为共晶组成（eutectic composition，或共熔组成）或是共熔焊锡（Eutectic Solder），而这个熔合温度则称为共晶温度2（eutectic temperature）。在相图上，共晶温度与共晶组成，两者的交界，形成了共晶点（eutectic point）。但不是所有的二元合金都拥有共晶点，例如，银－金混合系统，它的熔化温度与凝固温度没有极值，是介于银和金之间的。

共晶反应在液相完全互溶，在固相完全不互溶，因而凝固后将分解为A、B两种纯组元，故有如下反应：

在液相完全互溶，在固相有限互溶，因而凝固后将形成为B在A中的固溶体（）和A在B中的固溶体（），故有如下反应：

上述两种反应称为共晶反应。1

应用在共晶系统中，利用单向凝固技术生长双相晶体，是较为活跃的领域。因为双相晶体是一种复合材料，它可能作为用于高温的高强度结构材料阎。而纤维强化是提高结构材料强度的有效途径之一。所谓纤维强化是在软而韧的材料中分布有硬而脆的纤维或是硬而脆的材料中分布有软而韧的纤维，有如钢筋混凝土的构想。制备这样的复合材料在工艺上有很大困难，然而在共晶系统中利用单向凝固技术可得片状或杆状的双相晶体，只要适当地选择共晶系统，就能获得具有纤维强化效果的结构材料。近年来为此目的而研究过的共晶系统超过了150种。Nb基和Co基的双相晶体或参相晶体，其高温机械强度已超过了近代高级合金，并可用作为燃气轮的叶片。掺Cr、Al的Ni- Nignb共晶系统是较有希望的高温结构材料,掺Or、A1的目的是提高抗氧化能力。此外掺有一些合金元素的Co-Ta0和Ni-Ta0共晶系,其性能也超过了目前生产的超级合金。

InSb-Nifb共晶系统的双相晶体，是杆状导体NiSb分布在半导性的InSb基底中。这种材料可作红外偏振器、红外检测器。

为光学应用而研究的共晶系统主要是碱卤化合物系统，例如,OaF2-LiF、NaF-Na等共晶系统。较有实用价值的双相晶体是具有杆状分布的共晶组织，只要杆之间距小于入射光的波长，则此双相晶体就是透明的。因而生长小间距的杆状分布的双相晶体是人们努力的目标。OaF2-IiF和LiF-NaF共晶系统可得很好的片状共晶组织，但不能得到杆状共晶组织。因而后来研究了NaClNaF、NaOl-LiF以及NaBr-NaF共晶系统，而在NaF-Na系统中获得了较满意的结果。此外，在超导材料、磁性材料领域内也开展了对双相晶体的研究。

本词条内容贡献者为:

李航 - 副教授 - 西南大学