Теория негізі

1.1. Фазалық тепе- теңдік диаграммасын құру шарты.

Фазалық тепе- теңдік диаграммасын құру үшін термиялық анализді қолданады. Бұл мақсатта зерттеу арқылы бөлінген қорытпаның салқындау қисығын алады және оның нүктелерінен жылу эффектіге байланысты, қатысты өзгеріс температурасын алады. Бұл температураны критикалық нүкте деп атайды. Бұл өзгерісті сандық және сапалық талдау үшін физико-химиялық анализ, микроанализ, рентгенқұрылысты және магнитті әдісті қолданады.

Ережедегідей, тепе-теңдік фазалы диаграмманы температура-сыйымдылық координатасында массалық пайызбен немесе компоненттің атомдық пайызында тұрғызады. Фазалық тепе- теңдік диаграммасы ыңғайлы графикалық қалыпта қорытпаның фазалық құрамын температурадан тәуелділігін көрсетеді және сыйымдылығына тәуелділігін көрсетеді, ол қорытпа жүйесінде қыздырғанда және суытқанда жүреді.

Фазалық тепе - теңдік диаграммасын тұрғызу үлгісі «Бөлінбейтін қатты ерітіндідегі эвтектикалық диаграмма күйі» бөлімінде келтіріледі, ал жүйе үшін «қалайы-мырыш» қосымшасын қарастырады.

Бөлінбейтін қатты ерітінділер үшін күй диаграммасы.

Егер А және В компоненті атомды электронның қабатындағы құрылысымен, оның радиусы химиялық байланыс энергиясы өзара жақын және оның бір-бірін алмастыруға энергетикалық және құрылымды сипаттамасына байланыссыз болса, онда әдетте қатты ерітінділер пайда болады. Ликвидус сызығында балқыма облысы жатыр, ал солидус сызығының астында – қатты ерітінді жатыр, екеуінің арасында – кристаллизация ауданы жатыр. Осы жүйенің кристалдану қасиетін қарастырамыз.(3.3.2, а сурет)

l^’ нүктесіне дейін балқыма салқындатылған Ф₁ фигуралы нүктенің құрамына қатысты болады. s’ құрамды кристалдартүсе бастайды. K^’’ нүктесіне дейін салқындаған болса, s^’’ кристаллы түседі. l^‘’ нүктесі балқыма құрамына жауап береді. Салқындау көлеміне байланысты кристалл құрамы s^’ – s^’’ – s^’’’ сызықпен өзгереді, ал қорытпа құрамы - l^’ - l^‘’- l^‘’’. Түскен кристалдың санының қатынасы және үлесі ls-тің конодысының Kl: Ks түзуінің қатынасына тең. s^’’’ нүктесінде балқыма толық кристалданады.

Үзіліссіз қатты ерітінділер үшін күй диаграммасының үлгісі ретінде 3.3.2, б- суреттің шынайы жүйедегі күй диаграммасы келтірілген Ag-Au. Үзіліссіз қатты ерітінділер үшін күй диаграммасы максимум және минимум мәнге ие болады. (3.3.3- сурет)

3.3.1. сурет . Бинарлы жүйедегі негізгі диаграммаларының типтері. (В.А. Немилов бойынша)

3.3.2. сурет.Бөлінбейтін қатты ерітінділер үшін күй диаграммасы. а – сондай жүйедегі кристаллизацияның жүруі; б – Ag-Au жүйедегі диаграмманың жағдайы.

3.3.3. сурет.Максимумы және минимумы бар бөлінбейтін қатты ерітінділер үшін күй диаграммасы. Бірінші жағдайдың мысалы болып Pb-Ti жүйесі, екіншінің мысалы – Cu-Mn жүйесі.

Эвтектикалық күй диаграмма.

а) қ а т т ы е р і т і н д і л е р д і ң о б л ы с ы н с ы з

Эвтектикалық күй диаграммасы таза А және В компонентіне сәйкес келетін екі максимумға ие; Е - эвтектикалық нүктеге сәйкес келетін анық минимумға ие болады. А,В және Е –нің құрамының салқындау қисығы осы құрамның балқыма температурасының кристалдануына сәйкес келеді.

3.3.4, б - суретте көрсетілгендей, күй диаграммасы үшке бөлінген:

· Қорытпаның L жоғары алаңы төменде ликвидус сызығымен l шектелген.

· қатты фазаның S төменгі алаңы жоғарыдан солидус сызығымен s шектелген.

· кристалдану облысы (KO) - l және s арасы.

Ликвидус пен солидус сызығы компоненттің балқу температурасының әртүрлілігіне (А және В) байланысты. Егер балқу температурасы жақын болса, Е нүктесі диаграмманың ортасында жатады. Егер балқу температурасы мықты өзгешеленсе, Е нүктесі төмен компонентті балқу нүктесімен араласады және шегіне жеткенде бірігеді және жартылай бірігеді.

3.3.4, д - суретте ретроградта ерудің күй диаграммасы көрсетілген. Бұл жағдайда компонент ерігіштігі В t_E нүктесіндегі температураның жоғарлауымен, алдымен l_a нүктесіне дейін құлайды , сосын қайта өседі. t_E –ден l-ге дейін қыздырғанда, В кристалл компоненті түсіп қалады, ал одан әрі қыздырғанда қайта сіңеді.

3.3.4, а және б суретіндегі фигуративті нүктеге жауап беретін құрам үшін микроструктура шлифы 3.3.4, е суретте көрсетілген.

3.3.4. сурет.Эвтектикалық диаграмманың жағдайы: а – қисық салқындату, әртүрлі сингулярлы нүктелерге жауап береді; б,в,г – күй диаграмманың түрі; д – қорытпаның микроқұрылымы, олардың құрамы 3.3.4. суреттеб, тиісті әріптермен белгіленген.

б) Қ а т т ы е р і т і н д і о б л ы с ы м е н

Тәжірибеде ережедегідей ең болмағанда кішкене де болса, компоненттің бір-бірінде еруі байқалады, сол кезде қатты ерітінді облысындағы күй диаграммасы аламыз. 3.3.5,а суретінде осындай диаграмманың жалпы түрі келтірілген .

Ф₁ фигуралы нүктесіне жауап беретін ерітіндіні салқындатқанда, шексіз аз көлемді температурадан төмен қисық ликвидус температурасына таза емес А фазасы, ал - фазасы ,яғни В А қатты ерітіндісінде. Сөйтіп, l’ құрамды балқымаға s’ кристалл құрамы , l’’ құрамды балқымаға s’’ кристалл құрамы жауап береді.

Е эвтектикалық нүктеге жауап беретін ерітіндідегі t_E температурасында эвтектика кристалданады, яғни - фазасының кристалдық механикалық қоспасы ( В қатты ерітіндісі А-да) және -фазалы кристалл (А қатты ерітіндісі В-да).

3.3.5,б суретте Аg-Cu жүйесінің күй диаграммасы келтірілген. Құрамның кристалдану барысында, эвтектикалық нүктеден солға қарай жатқан күмістей мыстың қатты ерітіндісі түсіп қалады (-фаза). t_E -779^оС температурада бұл қатты ерітіндінің құрамы тең, 8,8 және 8,0 %-дың компонент ерітіндісіне сәйкес.

Химиялық қосылысты күй диаграммасы.

Бұл типті күй диаграммасы екі және одан көп қарапайым диаграммадан тұрады, ол ликвидус сызығындағы максимум диаграмманы бөлуші нүкте болып табылады.

а) қ а т т ы е р і т і н д і л е р д і ң о б л ы с ы н с ы з

Егер А - В жүйесінде химиялық қосылыс түзілсе, мысалы АВ (және А_mB_n) онда күй диаграммасында сингулярлы D нүктесі пайда болады. (латынша singularis- өзгеше, ерекше), ол диаграмманы Е₁ және Е₂ нүктесінен екі эвтектикалық диаграммаға бөледі. Максимум пикінің ұштылығы көзге көрінеді. Егер пик ұшты болса, балқу конгруэнтті болады, яғни орынсыз. Егер пик басқаша болса, балқу инконгруэнтті , яғни орнықты. 3.3.6,б суретте Mg₂Sn химиялық қосылысты күй диаграммасының үлгісі көрсетілген. Сингулярлы нүктенің анықтылығы қисық балқыманың максимумымен ғана емес, электр өткізгіштіктің қисық минимумымен де дәлелденеді.

3.3.5. сурет. Қатты ерітінділер облыстарының эвтектикалық күй диаграммасы : а – диграмманың жалпы түрі; б – Ag-Cu жүйенің күй диаграммасы.

3.3.6. сурет. Қатты ерітінділер облыстарынсыз химиялық қосылысты күй диаграммасы: а – сингулярлы нүктесі бар диаграмманың жалпы түрі; б – Mg-Sn жүйенің күй диаграммасы.

3.3.7. сурет. Қатты ерітінділер облыстары және химиялық қосылысты күй диаграммасы: а – дальтонидті фазамен; б – бертоллиді фазамен. Пологті шың тек қана қисық ликвидусында емес, солидуста да болады, яғни фаза сұйық және қатты күйде диссоцияланады.

б) Қ а т т ы е р і т і н д і о б л ы с ы м е н

Өзгермелі құрамды фаза құрылған химиялық қосылыс егер оның гомогенді облысының шегінде жатса, бұл фаза дальтонид деп аталады, ал егер шектен тыс орналасса, бертоллид деп аталады.

1.3. Фазалық тепе- теңдік диаграмма анализі.

Фазалық тепе- теңдік диаграмма анализі жоғарыда аталған бес түрдің диаграмма күйі қайсысына жататынын анықтаудан басталады. Бұл жағдайда диаграммадағы бір немесе бірнеше эфтектикалық нүктенің қатыстылық куәлігі эфтектикалық диаграммада сингулярлы нүктенің жоқтығы кезінде маңызды. Басқа жағдайда біз химиялық қосылысты күй диаграммасын аламыз.

Берілген күй диаграммасында фазалық анализді орындау үшін оны әрқайсысы типті диаграммаға ұқсайтындай етіп бөлу керек. Сосын барлық жүйенің фазасын және күй диаграммасындағы көпфазалы облысты анықтау керек. Содан кейін, сұйық фазада кристалдануын және қатты күйге өзгеруін қарастырамыз. Мысалы, Ag-Cu (3.3.5,б суретті қара) жүйесіндегі күй диаграммасын алты облысқа бөлуге болады. Оның екеуі қатты ерітінді  және 

болып табылады. Қалғаны бірфазалы не екі фазалы облысқа жатады. (Мысалы, қорытпа диаграммада ликвидус сызығынан жоғары орналасқан).

Қатты ерітінді құрамы ережедегідей максималды еру нүктесінде анықталады. Бұл үшін табылған нүктеден абцисса осіне перпендикуляр түсіреді, содан соң берілген масштабқа қатысты компонент арасындағы қатыспен анықталады.

2. Тәжірибелік бөлім

2.1.Жұмыстың орындалу тәртібі.

Жаттығуды орындауда маңызды:

2.1.1. Оқытушыдан индивидуальді жаттығуды алу.

2.1.2. Анализделетін күй диаграммасын масштабта сызу.

2.1.3. Күй диаграммасының барлық сызығын нүктемен белгілеу.

2.1.4. Күй диаграммасын қай типке жататынын анықтау.

2.1.5. Күй диаграммасына фазалық және құрылымдық анализ жүргізу.

2.1.6. Қатты ерітіндінің құрамын есептеу (оның жүйеде бар екендігіне байланысты)

2.1.7. Жоғарыда көрсетілген жаттығу пункттеріне байланысты жұмыс туралы есеп беруде тәжірибелік бөлімге жазу.

2.2.Индивидуальді жаттығу орындауға екі жүйелі күй диаграммасының нұсқасы

Қорытынды есеп шарттары.

Қорытынды есепте болуы тиіс:

· Төменде келтірілген бақылау сұрақтарына жазбаша түрде жауп беру;

· Жұмыстың орындалуы жүзінде мәліметтер;

· Өлшемдерді анықтайтын формулалар бойынша есептулер;

· Есептеулер нәтижесін кестеге енгізу;

· Қорытынды шығару.

1. .

Бақылау сұрақтары

1. Күй диаграммасы дегеніміз не?

2. Компонент деген не?

3. Конодаға анықтама беріңіз

4. Ликвидус,солидус деген не?

5. Қатты ерітінді деп қандай ерітінділерді айтамыз?

6. Химиялық қосылыс дегенді қалай түсінесіз?

7. Микорқұрылым дегеніміз не?

8. Гомогенді және гетерогенді фазалардың айырмашылығы неде?

9. Эвтектика эвтектоидтен немен ерекшелінеді?

10. Критикалық нүктелер қандай нүктелер?

11. Тұрақты химиялық құрам түзетін диаграмма сал

12. Еркіндік дәрежесі қандай формуламен анықталынады?

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 1069; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!