70 wt% Ni 30 wt% Cu copper-nickel alloy 1300℃ heat

A copper-nickel alloy of composition 70 wt% Ni-30 wt% Cu

is slowly heated from a temperature of 1300 ℃ (2370 ℉).

a) At what temperature does the first liquid phase form?

b) What is the composition of this liquid phase?

c) At what temperature does complete melting of the alloy occur?

d) What is the composition of the last solid remaining prior to complete melting?

조성이 70 wt% Ni-30 wt% Cu인 구리-니켈 합금을

1300℃에서 서서히 가열하였다.

a) 액상이 처음 형성되는 온도는 몇 도인가?

b) 액상의 조성은 무엇인가?

c) 합금은 몇 도에서 완전히 녹는가?

d) 완전히 녹기 전에 남아 있는 마지막 고상의 조성은 무엇인가?

[그림] Cu-Ni 합금의 상평형도. Cu-Ni alloy phase diagram.

상평형도에서,

> 직선은 고체상(고상) 경계선.

> 고상 경계선 아래쪽은 합금이 100% 고체인 상태.

> 고상 경계선은 액상 형성이 시작하는 지점.

---> 쉽게 “99.9% 고상 + 0.1% 액상”인 합금이라고 생각하자.

> 곡선은 액체상(액상) 경계선.

> 액상 경계선 위쪽은 합금이 100% 액체인 상태.

> 액상 경계선은 액상 형성이 끝나는 지점.

---> 쉽게 “0.1% 고상 + 99.9% 액상”인 합금이라고 생각하자.

①지점: 고상 합금의 조성이 70 wt% Ni이고, 온도가 1300℃인 지점.

> y축이 온도이므로, 가열은 ①지점에서 수직방향으로 상승을 의미.

②지점: 액상 형성이 시작하는 지점.

> 이때 온도는 약 1345℃.

> 이 온도의 액상 경계선의 x축(아래) 값이 액상 합금의 조성.

③지점: 액상 형성이 끝나는 지점.

> 이때 온도는 약 1380℃.

> 이 온도의 고상 경계선의 x축(아래) 값이 고상 합금의 조성.

답:

a) 약 1345℃

b) 약 59 wt% Ni-41 wt% Cu

c) 약 1380℃

d) 약 79 wt% Ni-21 wt% Cu

[키워드] Cu-Ni 합금의 상평형도 기준