共晶組織

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着研究的深入，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。

在一定的温度下，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。

共晶組織的形態很多，按其中兩相的分佈形態，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。 ^[2] 

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包裹着初生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；隨着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。

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，實驗表明隨着冷卻速度的加快，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。圖1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,隨着冷卻速度的加快，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佈梯度,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。 ^[2] 

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，廣泛應用於航空、汽車、儀表及機械等工業。過去的幾十年裏，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，還是生產應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。隨着航空、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。 ^[2]