С. А. Вологжанина, А. Ф. Иголкин материалтану оқУ ҚҰралы
Диаграмма түрі (фазалық тепе-теңдік) қорытпалар
жүктеу/скачать 8,95 Mb. Pdf көрінісі
|
6 Вологжанина Материалтану. Оқулық
| 3.5. Диаграмма түрі (фазалық тепе-теңдік) қорытпалар
Әдістемесі мен шарттарын құру диаграммалық жай-күйі. Қорытпалар кезінде компоненттердің концентрациясы өзгерген кезде, сондай-ақ оларды суыту немесе қыздыру үдерісінде (сыртқы қысым кезінде) балқыту кезінде елеулі фазалық жəне құрылымдық өзгерістер көрнекі түрде диаграммалар жай-күйін графикалық бейнесін, қорытпалардың күйін байқауға болады.Өйткені диаграммалар тепе-теңдік қорытпалардың күйі үшін құрылады (тұрақты жай-күйі, еркін энергия жүйесі аз сипатталады), олар сондай-ақ диаграммалармен фазалық тепе-теңдік деп аталады жəне тепе-теңдік фазаны көрсетеді, сол тепе-теңдік фаза осы шарттар кезінде болады (концентрация, температура, қысым). Тепе-теңдік жай-күйі өте аз салқындату жылдамдығында қол жеткізу мүмкін (салқындауы болмаған жағдайда) немесе ұзақ қыздыру, шын мəнінде оларды іске асыру өте қиын. Сондықтан, дегенмен іс жүзінде, диаграмма күйін білдіреді теориялық нұсқа, ал іс жүзінде оларды балқытуға аз жылдамдығында салқындату немесе қыздыру үшін пайдаланылады. Диаграмма күйін əдетте эксперименталды түрінде құрады. Оларды құру үшін термиялық əдіс пайдаланады, оның көмегімен қисық қату жəне салқындату қорытпалар алады. Майыстыру бойынша осы қисыққа жылу əсерлер айналуларын анықтау негізделген жəне өздерінің айналу температурасын анықтайды.Майыстыру нүктесі немесе қисық салқындатуды тоқтатуды сыни нүктесі деп атайды жəне балқыту кезінде аға бастайды немесе қандай да бір айналулар бітеді. Диаграммалардың жай-күйі көмегімен ерудің температурасын жəне балқытуда полиморфты айналуды анықтайды, қанша фазалардың жəне осы қорытпадағы температурада қандай фазалар бар, сондай-ақ сандық қатынасы осы қорытпадағы фазалардың жəне олардың құрамы (құрамындағы компоненттер). Термиялық əдісіне қосымша зерттеу үшін қатты күйге айналу жайларын оқу микрострук- турлар пайдалана отырып, оптикалық жəне электрондық микроскопия, рентгенқұрылымдық талдау, физикалық қасиеттерін зерттеуді жаттау. Әр түрлі əдістермен диаграмма жай-күйін құру үшін қолданылады. 113 Себебі қорытпалар компоненттер санына байланысты қосарланған болуы мүмкін (екі копонентті), үшеу (үш компонентті) жəне тағы басқа, тиісінше диаграммалар жағдайының салынуда жүйесінде екі координаталар температурасы жəне концентрациясы (диаграмма күйі қос қорытпалар), үш координаталар температурасы жəне екі осі концентрациясы (диаграммалар үш компонентті қорытпалардың күйі). Неғұрлым күрделі жүйелер үшін, əдетте, кеңістіктік диаграмма кейбір жеңілдету қасиетін немесе қиманың осы диаграммалар бойынша температуралық немесе концентрациялық осі құрады. Қос балқытуға тігінен диаграмма күйі температурасын кейінге қалдырады, ал көлденеңі бойынша — компоненттер концентрациясы. Әрбір нүкте абсцисс осіне сəйкес келеді белгілі бір мазмұны бір жəне басқа компонентті ескере отырып, сонымен қатар, жалпы мазмұны компоненттерін əрбір нүктесінде осы осіне 100 % сəйкес келеді. Сондықтан шамасына қарай ұлғайту санын бір компонентті қорытпаның төмендеуі құрамы қорытпадағы басқа компонент. Диаграммалар түрі сипатына қарай өзара анықталады, орын алатын компоненттері арасындағы қорытпалар сұйық жəне қатты күйінде болады. Бұдан əрі қарастырылатын барлық жағдайларда болжанып отыр, бұл компоненттері арасындағы қорытпа сұйық күйде инвестициялар ерігіштігі бар, яғни олар біртекті сұйық ерітінді құрайды, Ж əрпімен белгіленеді. Қатты күйінде компоненттері құруы мүмкін механикалық қоспа таза компоненттерден, шексіз қатты ерітінділер, қатты ерітінділерге шектеу қойылады, тұрақты химиялық қосылыстар жəне тұрақсыз химиялық қосылыстар, сондай-ақ полиморфты айналдыру. Диаграммалардың негізгі түрлері. Қорытпа диаграмманың жағдайы, механикалық қоспа құрайтын таза компоненттерден (Iрода). Бастапқы деректер: екі компонентті шектелмеген ерігіш сұйық күйде, ал қатты күйінде ерімейтін жəне химиялық қосылыстарды түзбейді. Компоненттері: химиялық элементтер А, В (компоненттерінің саны К = 2). Фазалар: сұйықтық Ж, кристалдар А, В (фазалардың саны Ф = 3). Диаграмманың үлгісі диаграмма жүйесі түрі осы қорытпалардың күйі болып табылады Pb— Sb. Диаграмма Pb— Sb пайдалану негізінде қисық суыту əдісімен алынған, терминологиялық талдау (сур. 3.11). Қорытпалардың жүйесі Pb— Sb өзіне құрамын 100 % Pbи 0 % Sb қосады, яғни таза қорғасын, жəне 100 % Sbи 0 % Pb, т. е. таза сүрме. Қисықтар салқындату үшін таза металдар бар бір көлденең учаскесі, температураны кристалдану сипаттамасы : тиісінше қорғасын 327 °С, тартпа үшін 631 °С. 114 Сурет 3.11. Диаграммасының күйін, қисық салқындату құрылым схемасы қорытпа жүйесінің Pb— Sb толық бөлме температурасына дейін: Ж — сұйық ерітінді; Е — эвтектика Температураның жай-күйін осы мəндер орналасқан ордината осі, оның құрамында жəне тиісінше таза қорғасын, таза сүрме диаграммада көрсетілген. Таза металдар құрылымы біртекті ноқатты білдіреді. Қорытпа, құрамында 13 % Sb жəне 87 % Pb, сондай-ақ бар бір көлденең учаскесі, немесе бір сыни нүктені (246 °С) — температурада осы қорытпа қатады. Бұл қоспа былай сипатталады, онда бір мезгілде сұйық фазаның кристалл Pbи Sb кристалдануы болады (жалпы жағдайда компоненттері А жəне В) механикалық қоспалары пайда болады. Мұндай механикалық қоспа екі (немесе одан көп) кристалдардың түрлерін, бір мезгілде сұйықтықтан кристалдану пайда болуын эвтетик деп атап Э əріпімен белгілейді. Қорытпаның өзі эвтетикалық болып табылады, ал оның микроқұрылымы кезек-кезек кезектесіп келетін қорғасын негізінен бөлу сүрмесін білдіреді. Эвтетикалық реакциясын жазу былай болып қабылданды : Ж ^ Pb+ Sb, немесе жалпы түрде Ж ^ A+ B. Кристалдануы кез келген қорытпаның қамтитын 0 екі сыни нүктелері бар, басында жəне соңында қатуына тиісті (мысалы, қорытпа 5 % Sb). Мұндай қорытпалар доэвтикалық балқымалар деп аталады, олар эвтектикалық айналдыру кезінде суыту температурасына ұшырауда 246 °С төмен жəне түпкілікті салқындату құрылымынан кейін Pb+ Э (Pb+ Sb). Осы құрылымда екі құрылымдық құраушылары бар: кристалдар Pb жəне эвтектика (Pb+ Sb), өнімділігі негізінде екі фаза — кристалдардың Pb жəне кристалдар Sb алынады. Кристалдануы кез келген қорытпа концентрациясы 13 бастайды — басынан аяғына дейін қату (мысалы, қорытпа 40 % Sb). Салқындату кезінде температура 246 °С төмен болғанда оларда эвтектикалық айналдыру басталады. Мұндай қорытпалар эвтектикалық деп аталады жəне суытқаннан кейін түпкілікті құрылымына Sb+ Э (Pb+ Sb) ие болады. Құрылымы эвтектикалық қорытпалар үшін, сондай-ақ екі фазалық болып табылады (кристалдар Sbи Pb) жəне екі құрылымдық құраушылардың: кристалдардың Sb жəне эвтектикалық (Pb+ Sb) болады. Диаграммада үш тəн аймақтарға бөлуге болады: онда тек сұйық фазасы бар аймағы, желілердің жоғары жүйесін шектеулі нүктесіне: температурасы 327 °С — эвтектикалық нүкте 246 °С — температура 631 °С; аумағында тек қатты фазасы бар (кристалдар Pb жəне Sb), төмен эвтектикалық желісі (барлық көлденең сызық деңгейінде температура 246 °С-ұштары бар жерде оның қиылысу ординатасы 100 % Pb жəне 100 % Sb); облысы, мұнда бір мезгілде сұйық жəне қатты фаза қосарланып отыр (сұйық-қатты фаза аумағы) — сызықтарының арасындағы шектейтін тиісінше сұйық жəне қатты қорытпалар күйі. 116 Желі, диаграммада шектеулі аумағында қорытпалардың сұйық фазасын ликвидус желісі деп атайды. Желі толық аумақты шектейтін қорытпаның қатуы қалған диаграмманың аумағы жағдайы солидус желісі деп аталады. жүктеу/скачать 8,95 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|