Орытпаларды кристалдануы

орытпаларды кристалдануы таза металдарды кристалдануы сияты задылыа баынады. Бнда жйе еркіндік энергиясы минимум болатындай кйге мтылуы керек.

Негізгі айырмашылыы сйы пен кристалданушы фаза арасында диффузиялы дерісті туінде. Бндай деріс сйы фазада біралыпты таралан ртекті атомдарды айтадан таралуы шін ажет.

орытпада атты кйінде айтадан кристалдану орындары болады, ол орытпа компоненттеріні аллотропиялы згеруімен, атты ерітіндіні ыдырауымен, атты ерітіндіден екіншілік фазаларды тзілуімен жне компоненттерді атты кйінде ерігіштігі ауысан жадайда температураны згеруімен сипатталады. Бндай згерулер атты кйінде фазалы трлену деп аталады. атты кйінде айтадан кристалдананда кристалдану орталытары тзіледі жне оларды саны артады.

детте кристалдану орталытары торында аауы бар ескі фаза дндеріні шеттерінде жне жаа кристалдану орталыы бола алатын орытпада пайда болады. Ескі жне жаа фазада бірнеше уаыт бойы орта кеістік болады. Торларды бндай байланысы когерентті байланыс деп аталады. Ескі жне жаа фазаларды рылымында згешелік болан жадайда трлену аралы фазаны тзілуі бойынша теді.

Кристалдарды тзілуі белгілі лшеміне жеткенде когеренттілік бзылады.

орытпаларды кристалдану процесін кй диаграммасы бойынша сипаттайды.

 

Кй диаграммалары

 

Кй диаграммасы деп орытпаларды фазалы жне рылымды кйін оны компоненттеріні зара млшеріне, температурасына байланысты графикпен бейнелеуді айтады (2.6 суретті ара).

 

 

2.6 сурет - Кй диаграммасы

 

Кй диаграммасын олдану арылы тетіктерді термиялы деуге ажетті режимдерін белгілеуге, металдарды ысым арылы деу температурасыны интервалын анытауа болады. Диаграмма р трлі рамды орытпаларды барлы жаынан зертханалы сынау нтижесінде салынады. Сонымен атар кй диаграммасы арылы орытпаны механикалы жне физикалы асиеттерін анытауа болады. Диаграмманы салу жне зерттеу шін кбінесе негізінен термиялы дісті олданады.

Диаграмманы ординаталар осі температураны, абциссалар осі орытпаны раушы компонентті концентрациясын крсетеді. Координаттар жйесіні бас нктесінде А компонеті 100%, ал соында 0% райды. Керісінше осы кезде В компонентіні млшері 100% болады.

орытпа, оны компоненттеріні сйы кйінде, салындаан кезде зара серлесуі нтижесінде алынатын крделі зат. орытпа компоненттері болып, таза элементтер немесе орныты химиялы осылыстар саналады. ос орытпаларды кй диаграммасын трызу шін 2.8 суретте крсетілген координатты жйе олданылады.

 

 

2.8 сурет - ос орытпаларды кй диаграммасын трызу шін олданылатын координатты жйе

 

Кй диаграммасында, тек ана кристалдану процесіні басталуын немесе балуды аяталуын крсететін нктелер крсетіледі, олар сонымен атар фазалы трленулерді басталуын немесе аяталуын анытайды. Кй диаграммасын трызу детте термиялы талдауды кмегімен жзеге асады. Нтижесінде салындау исыы трызылады.

Фазалы згерістерге сйкес келетін температураларды сынды нктелер деп атайды. Кейбір сынды нктелерді атауы бар, мысалы, кристалдану процесіні басталуын крсететін нктелерді осатын сызыты ликвидус, ал кристалдану процесіні аяталуын крсететін нктелерді осатын сызыты – солидус деп атайды.

2.7 суретте концентрация шкаласы В компонентіні млшерін білдіреді. Бнда негізгі сызытар (1) ликвидус сызыы мен (2) солидус сызыы, сонымен атар атты кйінде фазаларды згеруіне сйкес келетін сызытар (3, 4).

Кй диаграммасы бойынша орытпадаы фазалы згеріс температурасын, фазалы рамыны згеруін, орытпаны асиетін, оны деу трін анытауа болады.

2.5.1 ос компонентті орытпаларды кй диаграммалары. атты кйінде компоненттері бір-бірінде шексіз еритін орытпаларды кй диаграммасы (шексіз еритін атты ерінді орытпалары)

 

орытпаларды кй диаграммасы мен ату исыы 2.9 - суретте келтірілген. Шексіз атты ертінді райтын жйелер: Cu-Ni, Co-Ni, Fe-Ni, Fe-Cr, Co-Cr. Жйені раушылары жоарыда атап тілгендей бірі екіншісінде сйы жне атты кйде шексіз ериді. А компонентінде еріген В компонентіні атты ерітіндісін –ерітінді, В компонентінде еріген А компонентіні атты ертіндісін – ерітінді деп атайды. Компоненттер бір-бірінде сйы кйінде де, атты кйінде де шексіз еруі шін оларды кристалды торлары сас жне атомдарыны диаметрлеріні лшемі бойынша бір-біріне жуы болуы керек. атты ерітінділерді кй диаграммасы II типті кй диаграммасына жатады.

 

 

а – орытпаны кй диаграммасы

б - орытпаны ату исыы

 

2.9 сурет - атты кйінде компоненттері бір-бірінде шексіз еритін орытпаларды кй диаграммасы

 

Алдымен термиялы исытарды орналастырады. Алынан нктелерді диаграммаа кшіреді, орытпаны кристалдануыны басталуын крсететін нктелер мен кристалдануды аяталуын крсететін нктелерді осса кй диаграммасы алынады.

Келтірілген диаграммаа талдау жасайы.

1. Компоненттер саны: К = 2 (А жне В компонентері).

2. Фазалар саны: f = 2 (L сйы фаза, атты ерітіндіні кристалдары).

3. Диаграмманы негізгі сызытары:

· acb – ликвидус сызыы, бл сызытан жоары орытпа сйы кйде болады;

· adb – солидус сызыы, бл сызытан тмен орытпа атты кйде болады.

4. орытпа жйесіні сипаттамалары: А жне В таза компоненттері траты температурада кристалданады, В компонентіні ату сызыы 2.9, б суретте келтірілген. алан орытпалар I орытпасына сйкесті кристалданады, оны ату исыы 2.9, б суретте келтірілген.

I орытпаны кристалдану процесі: 1 нктесіне дейін сйы кйіндегі орытпа салындайды. 1 нктесіне сйкесті температурада атты ерітіндіні кристалдану орталытары пайда бола бастайды. Салындау исыында сынды нктелерді кескіндейтін исы келтірілген, ол салындау жылдамдыыны бседеуімен байланысты. Салындау жылдамдыы азайан кезде кристалдануды ішкі (жасырын) жылуы блінеді. 1-2 блігінде температураны тмендеуіне сйкесті кристалдану дерісі теді, фазалар ережесіне сйкесті ос компонентті жйеде екі фаза боланда (сйы жне атты ерітінді кристалдары) еркіндік дрежесіні шамасы бірге те болады (с=2-2+1). 2 нктесіне сйкесті температураа жеткенде орытпа атаяды, температураны одан рі тмендеткенде атты ерітіндіні біртекті кристалдарынан тратын орытпа атты кйінде салындай береді. орытпаны микрорылымыны слбасы 2.10 суретте келтірілген.

 

 

2.10 сурет – орытпаны, яни біртекті атты ерітіндіні микрорылымыны слбасы

 

5. орытпаны санды рылымды-фазалы талдау.

Кй диаграммасын пайдалана отырып кез-келген температурада рбір орытпаны тек ана фазалар санын емес, сонымен атар оларды рамын жне санды атынасын анытауа болады. Ол шін кесінділер ережесі олданылады. орытпаны санды рылымды-фазалы талдау шін берілген нктеден диаграмманы е жаын исыына (ликвидус, солидус немесе компоненттер сі) дейін горизонталь (конода)жргізеді.

а) m нктесіндегі фазаларды рамын анытау:

Ол шін m нктесі арылы диаграмманы е жаын исыына (ликвидус, солидус) дейін горизонталь жргіземіз. Сйы фазаны рамы p ликвидус сызыынан концентрация сіне дейін жргізілген горизонталь сызыты иылыстыратын нктені проекциясы бойынша аныталады.

атты фазаны рамы q солидус сызыынан концентрация сіне дейін жргізілген горизонталь сызыты иылыстыратын нктені проекциясы бойынша аныталады.

Сйы фазаны рамы ликвидус сызыы бойынша згереді, ал атты фазаны рамы p ликвидус сызыынан концентрация сіне дейін жргізілген горизонталь сызыты иылыстыратын нктені проекциясы бойынша аныталады.

Фазаны рамы температураны тмендеуі бойынша В компонентіні рамыны аз мніне арай згереді.

б) Берілген температурада (m нктесінде) атты жне сйы фазаларды санды атынасын анытау:

Фазаларды санды млшері жргізілген канодаа кері пропорционалды. m нктесі арылы жргізілгенконода мен оны кескінін арастырайы.

орытпаны бар млшері (Q_сп) pq кескіні бойынша аныталады.

Ликвидус сызыымен жанасатын pm кескіні атты фазаны млшерін білдіреді.

Солидус сызыымен жанасатын mq кескіні сйы фазаны млшерін білдіреді.