상태도 분석 9) 전율고용체의 무차점 / 고용체의 강화 (고용강화)

전율고용체중 어느 한 중간 조성에서 조성이 변동하지 않으면서 바로 용융하거나 용융물에서 바로 전율 고용체가 정출되는 경우에 그래프에서 최고점이나 최저점을 포함하고 있습니다.

쉽게 말해 이 경우에는 고용체가 어느 한 조성에서 합치 용융하고 있습니다.

 

최저점을 포함하는 경우 전율고용체의 두 구성원자가 크기 차이가 큰 경우입니다.

구성원자의 크기가 다르면 고생 내에서 격자 변형이 발생하며 계의 에너지가 증가하는데 반해 액상에서 변형 에너지가 별로 크지 않아 액상이 고상에 비해 훨씬 안정하게 되며 액상 상역이 팽창합니다.

이 경우 최저점이 발생하는데, 그림으로 살펴보겠습니다.

 

반대로 고상의 상역이 안정되어 고상 상역이 팽창하여 최고점을 호함하는 경우도 있습니다. 이 경우에는 두 구성원자의 전기음성도의 차이가 크다. 이때 두 원자가 서로 화학 결합하려는 경향이 크고 이때에는 원자 배열이 규칙적이면 이러한 결합이 더욱 증가하므로 더욱 안정적이게 됩니다.

반대로 이러한 경우이지요.

 

이때 고상선과 액상선이 만나는 점을 무차점이라고 하는데, 무차점은 액상선과 고상선이 만나는 상태점이며, 용융점에서 최저나 최고를 나타냅니다. 이 점에서 액상과 고상의 조성이 같다고 본다면 계에서 성분수는 하나로 줄어든다고 볼 수 있습니다.

상률에서 따라서 F=1-2+1이 되고 이 점은 불변점이 됩니다.

합치용융과 마찬가지로 계의 조성이 바뀌지 않으면서 고상에서 액상이 되는 상변화입니다.

이를 합치변태라고 합니다.

 

고용강화

 

고용체에서 용질원자는 원자배열에 무질서를 가져오게 됩니다. 그 이유는 용매원자로 둘러 쌓인 빈자리 혹은 용매원자와 용질원자가 치환되는 등의 상황에 격자변형이 생기기 때문입니다.

전율 고용체의 경우 약 50%의 고용에 최대의 격자변형이 새겨 순수한 재료에 비해 강도나 경도가 증가합니다. 일반적으로 합금에서 강도는 증가하고 연성은 감소하게 됩니다.

또한 고용체에서 용질원자를 추가함에 따라 전기 저항이 증가하는 경우도 있습니다.