Металдардың кристалдану механизмі және заңдылықтары

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

Жоспары:

Кіріспе:

Металдардың кристалдану механизмі және заңдылықтары.

Металл кесегінің құрылымы

Қорытынды

Пайдаланылған әдебиеттер

Кіріспе:

Кезкелген дене үш түрлі агрегаттық күйде болады: қатты, сұйық, газ тәрізді. Бір

күйден екінші күйге өтуі мумкін, егер жаңа жағдайдағы жаңа күй тұрақты болып келсе және де энергияның аз қорына ие болса.

Сыртқы орта жағдайлардың өзгеруіне байланысты бос энергия, сұйық және кристалдық күйлері үшін күрделі заңдылықпен өзгереді. Температураның өзгеруіне байланысты сұйық және қатты күйлер үшін бос энергияның өзгеру сипаты 1 суретте көрсетілген.

Осы сызбаға сәйкес ТS- температурасынан жоғары дене сұйық күйде, ал ТS- нан төмен қатты күйде болады.

ТS-қасәйкес температурада сұйық және қатты фаза бірдей энергияға ие, металл екі күйде детепе-теңдіктеболады, сондықтан екі фаза да бір мезгілде шексіз ұзақ журе алады. ТS-тепе-теңдікнемесе кристалданудың теориялық темперетурасы.

Кристалдану үрдісі басталуы үшін, үрдіс жүйеде термодинамикалық тиімді және жүйенің бос энергиясының азаюымен қатар жүруі керек. Бұл сұйықтың ТS- тан төмен температурада салқындауында кездесуі мүмкін. Кристалданудың басталу температурасы кристалданудың нақты температурасы деп аталады.

Сұйықты кристалданудың тепе - теңдік температурасынан төмен температурада салқындатуды аса салқындау деп атайды және аса салқындау дәрежесі (ΔТ) - мен сипатталады;

Т = Ттеор - Ткр .

Аса салқындау дәрежесі металдың табиғатына, оның қаншалықты ластанғандығынан (металл неғұрлым таза болса, соғұрлым оның тоңазыту дәрежесі жоғары болады), салқындату жылдамдығынан ( неғұрлым салқындатудың жылдамдығы жорғары болса соғұрлым аса салқындау дәрежесі жоғары) байланысты.

Металдың сұйық күйден қатты күйге өтуін қарастырайық. .

Барлық кристалл денелерді қыздыру барысында қатты күйден сұйық күйге өту шекарасы анық көрінеді. Осындай шекара сұйық күйден қатты күйге өтуде де болады.

Кристалдану - бұл сұйық фазада кристалдық тор телімдерінің құрылу үрдісі және сол құрылған орталықтардан кристалдардың өсіуін айтамыз.

Жүйе ең аз бос энергия мөлшерімен термодинамикалық тұрақтырақ күйге өткен кезде ғана, кристалдану жүреді.

Металдардың кристалдану механизмі және заңдылықтары.

Сұйық металда температурасына сәйкес төмендеуі кезінде кристалдар құрыла бастайды - кристалдану орталықтары немесе ұрықтары. Олардың өсуі үшін, металдың бос энергиясы азаюы қажет, әйтпесе ұрықтар еріп кетеді.

Өсуге қабілетті ұрықтың ең аз мөлшері критикалық мөлшер, ал ұрықтар - тұрақты деп аталады.

Сұйықтан кристалдық күйге өту, сұйық - кристалл бөлінуінің құрылуына, энергия шығындалуын қажет етеді. Кристалдану үрдісі, қатты күйге өту, бөліну беттерінің құрылуына жоғалған энергиядан ұтымды болғанда жүреді. Жүйе энергиясының қатты фазадағы ұрық мөлшерінен тәуелділігі 2 суретте көрсетілген.

Критикалыққа сәйкес және үлкен мөлшерлерлі ұрықтар энергияның азаюымен қатар өседі сондықтан олардың болуы мүмкіндігі жоғары.

Сүр. 2. Қатты фазаның ұрық мөлшері жүйе энергиясына байланысы Кристалдану механизмі 3 суретте көрсетілген.

Сүр. 3. Кристалдану үрдісінің моделі Бастапқы фазада кристалдану орталықтары

Бір - біріене тәуелсіз кездейсоқ жерлерде түзеледі. Бастапқыда кристалдар дұрыс пішінді болады, бірақ өзге кристалдармен бірігіп және соқтығысып қалуы нәтижесінде пішіні бұзылады. Ұлғаю тек қоректендіруші ортаға емін - еркін өтуге болатын бағытта ғана жалғасады. Кристалдану аяқталған кейін поликристалдық денеге ие боламыз.

Металл кесегінің құрылымы

Чернов Д. К. болат кесегінің сызбасы 4 суретте берілген. Кесек үш аймақтан құралады:

1. Ұсақ кристалды қабыршақты аймақ;

2. Діңгек тәрізді кристалдар аймағы;

3. Ірі тепе-теңкристалдардың ішкі аймағы; Қабыршақты аймақтың кристалдануы тоңазытудың ең жоғары жағдайында жүреді.

Кристалдану жылдамдығы кристалдану орталықтарының үлкен санымен анықталады. Ұсақ түйіршікті құрылым қалыптасады.

Қабыршақ астындағы сұйық металл нашар тоңазыту жағдайында болады. Орталықтар саны шектеулі және кристалдану үрдісі олардың үлкен мөлшерге шейін қарқынды өсуі нәтижесінде жүреді.

бағытта тегістелсе, ал орталық аймақта кездейсоқ бағыттағы ірі дендриттер түзеледі. Діңгек тәрізді кристалдар кристалдану үрдісі барысында түйіседі, бұл құбылыс

транскристалдану деп аталады. Пластикалығы төмен металдар мен болаттар үшін бұл құбылыс қолайсыз, өйткені кезекті соққылай илеу кезінде түйісу аймағында жарықшақтар түзеледі.

Металл кесектің беткі бөлігінде, металл жұмсағырақ болатын(шамамен кесек ұзындығының 15 . . . 20%), кесуге немесе қайта балқытылуға тиісті қабыршақтар түзеледі.

Металдарды зерттеу әдістері: құрылымдық және физикалық.

Металдар мен балқымалар әртүрлі қасиетке ие. Металды зерттеудің бір тәсілін қолдана отырып, барлық қасиеттері жайлы мәлімет алу мүмкін емес. Талдаудың бірнеше түрін қолданамыз.

Қорытынды

Металдың сұйық күйден қатты күйге өтуін қарастырайық. .

Жүйе ең аз бос энергия мөлшерімен термодинамикалық тұрақтырақ күйге өткен кезде ғана, кристалдану жүреді.

Металдың сұйық күйден кристалдық күйге өту үрдісін уақыт - температура координатасында қисық арқылы кескіндеуге болады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.