“Металл қуйиш усуллари” мавзусини
Yüklə 1,06 Mb. Pdf görüntüsü
|
- Bu səhifədəki naviqasiya:
- I. BOB: METALLARNING TARKIBI UNING TUZILISHI XOSSALARI
|
8
VA TURLARI VA ISHLAB CHIQARISH USULLARI VA ULARNING BA‟ZI JIHATLARI. I.1 METALLARNING TARKIBI UNING TUZILISHI XOSSALARI VA TURLARI
Qattiq jismlarning ichki tuzilishini Rentgen nurlari bilan yoritib o„rganish shuni ko„rsatadiki, ularning atomlari fazoda ma‟lum tartibda yoki tartibsiz joylashgan. Atomlari fazoda tartibli joylashgan jismlar kristall jismlar deyiladi. Atomlari fazoda tartibsiz joylashgan jismlar esa amorf jismlar deyiladi. Kristall jismlarning atomlari fazoda ma‟lum qonuniyatga asosan kristall panjara tuguni atrofida tebranib turadi. Fazoviy panjaraning tuzilishi va atomlarning unda joylashishi metallning turiga bo„g„liq. Metallarda quyidagi xillarda bo„luvchi kristall panjaralar ko„proq uchraydi:
1. Hajmi markazlashgan kub panjara. Bunday kristall panjarada metall atomlarining 8 tasi kubning uchlarida va bittasi kub markaziga joylashgan bo„ladi. Bunday kristall panjara Fe(, Cr, V, W, Mo, li va boshqa metallarga xos(1-rasm, a). 2. Yoqlari markazlashgan kub panjara. Bunday panjarada metall atomlarining 8 tasi kubning uchlarida, 6 tasi yoqlarning markazlarida joylashgan bo„ladi. Bunday kristall panjara Fe(, Al, Cu, Ni, Co, Pb va boshqa metallarga xos (1-rasm, b). 3. Geksogonal panjara. Bunday kristall panjarada metall atomlarining 12 tasi olti qirrali prizmaning uchlarida 2 tasi prizmaning ustki va ostki asoslari markazlarida va 3 tasi prizmaning o„rta qismida joylashgan bo„ladi. Bunday kristall panjara Zn, Mg, Ti, Be va boshqa metallarga xosdir(1-asm,v).
1-rasm. Kristall panjaralarning turlari: a) hajmi markazlashgan kub panjara; b) yoqlari markazlashgan kub panjara; v) geksogonal panjara.
9
a) b) v)
Metallarning kristall tuzilishi haqidagi tushunchani elementar kristall katak (yacheyka) orqali ifodalash oson, elementar katak deganda, atom kristall tuzilishining eng kichik qismi tushunilib, ana shu katakni uch o„lcham bo„yicha ko„p martalab qaytarilishi natijasida jismning fazoviy kristall panjarasi hosil bo„ladi. Elementar kristall panjaralarning qirralari, odatda, a, b, c bilan belgilanadi va bu ko„rsatkichlar kristall davrini belgilaydi yoki qaytarilsh (uzatish) vektori deb ham ataladi. Ana shu elementar katakchani xarakterlash uchun yana koordinatsion son, atomlar joylashishining zichlik koeffisienti degan tushunchalar ham kiritilgan. Kristall katakchaning turi koordinatsion son tushunchasi bilan ifodalanadi. Kristall panjarada eng yaqin bir xil masofada turgan atomlar soniga shu kristall panjaraning koordinatsion soni deb ataladi va u harflar bilan belgilanadi. Masalan, oddiy kub katakning koordinatsion soni 6 ga teng bo„lib, K6; markazlashgan kub katakchaniki K8; yoqlari markazlashgan kub katakniki K12, atomlari zich joylashgan geksagonal katakniki G12 ga teng. Kub katakchalarning o„lchamlari qiymati atom o„lchamlari qiymati bilan belgilanadi, bunday o„lchov birligi nanometer (nm) deb ataladi.
Kristall panjara turlari 14 ta bo„lsa, shundan metallarda 4 ta turdagi elementar katakcha ya‟ni oddiy, hajmi markazlashgan, yoqlari markazlashgan kub katakchalar va geksogonal katakcha turlari ko„p uchraydi. 10
Metallarning kristall panjara turi aniq bo„lsa, atomlarining o„lchamlarini hisoblash bilan aniqlash mumkin. Masalan, K8 kristall panjara uchun d=a/2 bo„lsa, K12 kristall panjara uchun esa d=a/3 bo„ladi.
1-jadval Ba’zi metallarning elementar katakcha o‘lchamlari Атом катакчанинг тури Металлар Элементар панжара қирралари ўлчами, нм (1 нм = 10-9см) K6
Fe a=b=c; a=0,28606 K8 Cr
a=b=c; a=0,28788 K12
Ni a=b=c; a=0,35165 G12 Ti
a=0,2951; c=0,4679; c/a=1,5873
Kristall panjara xususiyatini belgilaydigan ya‟na bir muhim o‟lcham - bu har bir elementar katakchaga to‟g‟ri keladigan atomlar soni. Masalan, K8 kristall panjara tugunchlarida 8 ta atom bo‟lib, bu atomlarning har biri 8 ta yana shunaqa elementar katakchaga tegishlidir (fazoda). Demak, har bir katakchaga bir atomgina to‟g‟ri keladi. Lekin K8 yacheykaning markazida turgan atom shu elementar katakchaning o‟zigagina tegishli ekanini hisobga olsak, har bir elementar kristall katakchaga to‟g‟ri keladigan atomlar soni 2 ga teng bo‟ladi. Real kristallarning tuzilishi. Kristall panjara nuqsonlari. Keyingi yillarda elektron mikroskop va rentgen analizlari real kristallarning tuzilishida turli nuqsonlar mavjud bo‟lishini ko‟rsatdi. Bu nuqsonlar uch guruhga - nuqtaviy, chiziqli va sirt nuqsonlarga bo‟linadi. Nuqtaviy nuqsonlarga vakansiyalar, ya„ni kristall panjaraning bo‟sh joylari va oraliq atomlar - tugunlar oralig‟iga siljigan atomlar kiradi (2-rasm, a). Bu nuqson metallarda diffuzion jarayonlarning kechishida muhim ahamiyat kasb etadi. Chiziqli nuqsonlarning eng muhim turi – dislokatsiyalardir (2-rasm, b). Metallning atomlar siljigan (sirpangan) sohasi bilan atomlar siljimagan sohasi orasidagi chegara dislokatsiya deb ataladi. Dislokatsiyaning muhim xususiyatlaridan biri uning zichligidir. Kristallning 1sm2 yuzasini kesib o‟tgan dislokatsiyalar soniga dislokatsiya zichligi deyiladi. Juda sekin
11
kristallanayotgan jismlarning dislokatsiya zichligi 102...104sm-2 ga teng. Muvozanatdagi polikristallarning dislokatsiya zichligi 106...107sm-2 ga yetadi Juda katta plastik deformatsiya natijasida dislokatsiya zichligi 108...1012sm-2 ga yetishi mumkin.
Kristall jismdagi dislokatsiya panjaraning qiyshayishiga sabab bo‟ladi. Tashqi kuch ta„sirini kritik qiymatdan oshirish metallda darz hosil bo‟lishiga sabab bo‟ladi.
a) b) 2-rasm.Kristall panjarada uchraydigan nuqsonlar: a) vakansiya; b) dislokatsiya .
Metallarning allotropik shakl o„zgarishlari Kristall panjaraning har xil turlarining mavjudligi jismning eng kam ichki potensial energiyaga ega bo„lishi, shu sharoitda jismning ma‟lum bir turg„unlikka ega ekanligini ifodalaydi. Ma‟lum sharoitga ko„p elementlar K8 elementar katakcha shaklida bo„ladi, qolgan elementlar esa G6 yoki K12 ko„rinishda bo„ladi. Lekin kristall panjara turg„un bo„lgan sharoitda harorat oralig„i yoki mavjud sharoit o„zgarsa, yangi turg„un sharoitga mos bo„lgan kristall panjara turi ham o„zgaradi. Masalan, birgina temir elementi sharoitga qarab, K8 va K12, kobalt elementi K12 va G6 kristall panjaralarga ega bo„lishi mumkin.
Metallarning turli sharoitda bosim o„zgarmaganda har xil haroratda turli kristall panjara hosil qilish xususiyati allotropiya yoki polimorfizm deyiladi. 12
Allotropiya so„zi grekcha allos - boshqa va tropos - burilish so„zlaridan tuzilgan bo„lib, ba‟zi kimyoviy elementlarining, jumladan ba‟zi metallarning erkin holatda fizikaviy hamda kimyoviy xossalari turlicha bo„lgan shakllarda bo„la olishini bildiradi. Polimorfizm so„zi grekcha polumorphos - xilma-xil so„zidan olingan bo„lib, ba‟zi metallarning o„z kimyoviy tarkibini o„zgartirmagan holda har xil kristall shakllarda bo„la olish xususiyatini bildiradi.
Metallardagi polimorf o„zgarish izotermik (harorat o„zgarmasdan sodir bo„ladigan) jarayon bo„lib, u issiqlik chiqarish yoki yutish xususiyatiga ega. Boshqacha qilib aytganda, polimorf o„zgarishda qayta kristallanish sodir bo„ladi.
Birgina elementning bir necha turdagi kristall panjara ko„rinishlari polimorf qatorni tashkil qiladi. Bu qator (, (, (, (…bilan belgilanadi. Metallardan Fe, Sp, Co, Ti va boshqalar polimorfizm xossasiga egadir.
Temir 1539 0S da kristallana boshlaydi, natijada hosil bo„lgan kristall panjara turi markazlashgan kub katakcha (K8) shaklida bo„ladi. Demak, 1392 0S dan 1539 0S gacha K8 shaklida ((-modifikatsiya) bo„ladi. Sovish harorati 1392 0S ga yetganda kristall katakchaning shakli o„zgaradi (K8→K12), yani polimorf o„zgarish ro„y beradi. Harorat 911 0S gacha pasayganda ya‟na polimorf o„zgarish ro„y beradi (K12→K8). Yoqlari markazlashgan (K12) kub katakcha ya‟na hajmi markazlashgan (K8) kub katakchaga o„tadi. Yoqlari markazlashgan kub katakcha temirning (-modifikatsiyasi deyiladi, 9110S dan kichik haroratda hosil bo„lgan markazlashgan kub katakcha (-modifikatsiya deyiladi. Demak, qizdirilganda ham xuddi shu jarayon qaytariladi ((→(→δ), (- hamda (-modifikatsiyalarning kub katakchalari shakli bir xil bo„lganligi uchun (- modifikatsiyani yuqori haroratli (-modifikatsiya deb ham ataladi.
Metallardagi polimorf o„zgarishlar faqat o„zgarmas harorat oralig„igagina bog„liq bo„lmasdan, balki y‟uqori bosim ta‟sirida allotropik shakl o„garishi sodir bo„lishi mumkin. Masalan, bosim ostidagi polimorf o„zgarishlarni texnikada qo„llanishiga misol qilib sun‟iy olmos olish jarayonini ko„rsatish mumkin. Uglerod yuqori harorat ta‟sirida olmos modifikatsiyasiga o„tadi. Sun‟iy olmos texnikaning turli sohalarida keng qo„llaniladi.
13
Metallarningg birlamchi kristallanishi Metallning atomlari tartibsiz harakatda bo„lgan suyuq holatdan atomlari batartib joylashgan qattiq holatdga o„tish jarayoni birlamchi kristallanish deyiladi.
Har qanday modda sharoit o„zgarganda kichik erkin energiyali, barqaror holatga o„tishga intilishi sababli bu jarayonda issiqlik ajraladi yoki yutiladi. Bunda ma‟lum qonuniyat asosida moddaning erkin energiyasi o„zgaradi.
Ma‟lumki, metall hali suyuqligida uning atomlari uzluksiz betartib harakatda bo„ladi. Metall harorati pasaygan sari atomlarning tartibsiz harakati ham susayib, ma‟lum bir haroratdan boshlab, suyuq metallning ayrim sohalarida kristallanish markazini hosil qiluvchi atomlar guruhi vujudga keladi, u “tug„ma” kristallanish markazlari deyiladi. Jarayonda bu markazlarning ba‟zilari tartibsiz harakatda bo„lgan atomlarning kelib urilishlari natijasida parchalanib ketsa, ba‟zilari esa bombardimon qilinmay qoladi. Bu “turg„ma” turg„un markazlar atrofida metall kristallana boshlaydi. Metallda erimagan turli oksidlar va metallmas zarrachalar ham kristallanish markazlari rolini o„ynaydi.
Kristallanishning dastlabki davrida
vujudga keladigan kristallar (monokristallar) ma‟lum geometrik shaklda bo„lib, erkin o„sa boradi, lekin ularning biri ikkinchisidan o„zining o„lchamlari va o„sish yo„nalishi bilan farq qiladi. O„sayotgan bu kristallar bir-biri bilan to„qnashganda ularning to„g„ri geometrik shakli buzilib, avvalgi yo„nalishlar buyicha kristallarning erkin o„sishi to„xtab, o„sish to„sqinlik bo„lmagan y‟onalishida davom etadi. Shunday qilib, kristallanish to„la tugaganda turli shaklli, o„lchamli va turli tomonga yunalgan donalar hosil bo„ladi (3-rasm). Donalar o„lchami kristallarning o„sish tezligi (K.T.) ga va kristallanish markazlari soni (M.S.) ga bog„liq. 4-rasmda kristallarning o„sish tezligi va markazlari sonining o„ta sovish darajasi (n) ga qarab o„zgarishi sxematik ravishda ko„rsatilgan.
14
3- rasm. Kristallarning o‟sish sxemasi.
4-rasm. Kristallarning o‟sish tezligi (KT) va kristallanish markazlari soni (MC) ning o‟ta sovish darajasi (n) ga qarab o‟zgarish grafigi.
Ushbu diagrammaga asoslanib, hajm birligidagi dona o„lchamlarining K.T. va M.S. ga bog„liqligini quyidagi formula bilan ifodalash mumkin: C M T K f A . .
Bu yerda: K.T. - kristallarning vaqt ichida o‟sish chizig‟iy tezligi; M.C. - kristallanish markazlarining vaqt birligi ichida hajm birligida hosil bo‟lish soni, 1mm
3 sek; f-proporsionallik koeffitsiyenti. 15
Kristallanish jarayoni harorat t ga bo„gliq bo„lib, ma‟lum vaqt ( ichida sodir bo„ladi. Shuning uchun kristallanish egri chiziqlari t-( koordinatalarida quriladi (5- rasm).
5-rasm. Kristallanishda sovish egri chiziqlari: 1- nazariy egri chiziq; 2- metallarning o‟ta sovib kristallanish egri chizig‟i; 3 – metallmas materiallarning kristallanish egri chizig‟i.
O„ta sovutmasdan turib metall kristallanishining ideal jarayoni 1 egri chiziq bilan tasvirlangan. Bu kristallanishning nazariy egri chizig„i hisoblanadi. Amalda kristallanish boshqacha kechadi, chunki metall qotish haroratida hali suyuq holatda bo„ladi, kristallanish ancha past haroratda boshlanadi, ya‟ni kristallanish o„ta sovish bilan bog„liq bo„ladi. Kristallanishning ideal va haqiqiy haroratlari orasidagi farqqa o„ta sovish darajasi deyiladi. Metallning o„ta sovish bilan kristallanishiga 2 egri chiziq mos keladi. Metallmas materiallarning qotish egri chizig„i 3 bo„yicha kechadi, unda kristallanishning aniq ajralib turadigan harorat yo„q, qotish asta-sekin kechadi.
O„ta sovish darajasi donlarning o„lchamlarini belgilovchi muhim omillardan hisoblanadi. O„ta sovish darajasi uncha katta bo„lmaganda markazlarning soni ko„p emas, lekin kristallarning o„sish tezligi katta, shuning uchun sekin soviganda donlar kattalashib boradi. Sovish tezligi ortsa, kristallarning o„sish tezligi kamayadi, markazlar soni ko„payib, donlar maydalashadi.
Agar suyultirilgan metallga boshqa biron element zarralarini kiritsak, ular qo„shimcha kristallanish markazlari vazifasini o„taydi va mayda donli struktura hosil bo„lishiga olib keladi. Chunonchi, suyultirilgan volframga toriy oksidining mayda zarralari kiritilsa, u e‟lektr lampochkani kuyishdan saqlaydi.
Yüklə 1,06 Mb. Dostları ilə paylaş:
|