Seossuhteet

Seossuhteet ovat seoksen koostumuksen ja lämpötilan vaikutuksesta syntyvien faasien suhteiden tutkimusta. Ne kuvaavat, miten aineosat liukenevat toisiinsa, millaiset kiinteät liuokset tai intermetalliset yhdisteet muodostuvat ja miten faasien esiintyminen sekä mikrorakenne muuttuvat lämpötilan mukaan. Seossuhteet ovat keskeisiä metallurgiassa, materiaalitieteessä ja seossuunnittelussa, koska niiden avulla voidaan ennustaa materiaalin ominaisuuksia kuten lujuutta, kovuutta ja kestävyyttä.

Faasikaaviot ovat keskeinen väline seossuhteiden kuvaamisessa. Binary- ja ternary-järjestelmien kaavioissa esitetään solubility-rajoja, sulamispisteitä sekä faasien esiintymisrajoja ja tärkeimpiä reaktiopisteitä, kuten eutektinen ja peritektinen. Lämpötilan tai koostumuksen muuttuessa faasien määrä ja mikrorakenne voivat muuttua; kaavioissa tämä näkyy viivoina ja pisteinä, jotka kuvaavat siirtymää eri faasien välillä.

Esimerkkejä: rauta-hiili (Fe-C) -järjestelmä määrittelee ferriitin, cementiitin ja pearliten muodostumisen riippuen hiilen määrästä. Kupari-nikkeli (Cu-Ni) -järjestelmä on käytännössä täysin kiinteää liuosta, jolloin faasimuutokset ovat vähäisiä.

Tutkimus yhdistää kokeelliset ja laskennalliset menetelmät. Kokeellisesti seoksia tutkitaan lämpöanalyysillä, röntgendiffraktiolla (XRD) sekä skannauksella elektronimikroskopialla (SEM) ja EDS-analysaattorilla. Laskennallisesti voidaan hyödyntää CALPHAD-työkaluja faasikaavioiden ennustamiseen ja optimointiin.