3-ma’ruza mavzu: qotishmalar

Qotishmalarni ikkilamchi kristallanishi


Qotishmalarda ham, metallardek ikkilamchi kristallanish sodir bo‘ladi. U donachalar orasida hosil bo‘lgan yangi kristallanish markazi hisobiga sodir bo‘ladi. Holat diagrammasi
Holat diagrammasi faza o‘zgarishining grafik ifodasidir, ya’ni temperatura va komponentlar konsentratsiyasi holat diagrammasini muvozanat holatiga aytiladi. U juda ham sekin sovitilganda sodir bo‘ladi. Muvozanat holdagi qotishmalarning holat diagrammasi nazariy bo‘lib haqiqiysi odatda juda kam olinadi. Ko‘p vaqt qotishmalar metastabil holda, ya’ni chegaralangan noturg‘un bo‘ladi.

3 – rasm. Cи va Ni qotishmalarining diagrammasi va qotishmaning sovish
egri chizig‘i.


Chegarasiz bir birida eriydigan holat qotishmalar diagrammasi. Buni ko‘rish uchun biz mis va nikelni 3 - rasm qotishmasini suyuq holdan qattiq holiga o‘tishini ko‘rsak, bu komponentlar bir - birida istagancha eriydi va o‘zaro ximiyaviy birikma hosil qilmaydi. Bu turdagi holat diagrammasini mis bilan nikelda ko‘rsak quyidagicha bo‘ladi (3-rasm).
Sistemada suyuq qotishma va qattiq eritma bo‘lsa, o‘zgarmas temperaturada qotishma bir holatdan ikkinchi holatga, ya’ni suyuqdan kristallga o‘tishi asta sekin sovib boradi, gorizontal chizig‘i (evtektika) bo‘lmaydi. Diagrammadagi АВС chizig‘i suyuq qotishmaning sovitganda kristallana boshlaganini ko‘rsatadi va bu chiziqqa likvidus (likva-suyuq) isitilganda esa shu chiziqdan yuqorida suyuq holga o‘tadi. АДВ – chizig‘i kristallanishning tugaganini ko‘rsatadi va uni (solidus- qattiq) bilan ifodalanadi, 3-rasm chap tomonida 1 qotishmaning sovish egri chizig‘i va kristallanish protsessining tuzilishi ko‘rsatilgan. Bu egri chizig‘da 1
nuqta kristallanishning boshlanishiga va 2 nuqta tugashiga to‘g‘ri keladi. Ikkita nuqta orasida qotishma ikki fazadan - suyuq va qattiqdan iborat bo‘ladi. Solidus va likvidus orasidagi qotishmada fazalardagi komponentlar konsentratsiyasi va fazalar miqdori kesimlar qoidasi yordamida aniqlanadi. Diagrammaning (3-rasm) mis va nikel qotishmalarni holat diagrammasida suyuq va qattiqdan iborat bo‘ladi. Solidus va likvidus orasidagi qotishmada fazalardagi komponentlar konsentratsiyasi va fazalar miqdori kesimlar qoidasi yordamida aniqlanadi. Diagrammaning (3-rasm) a nuqtada mis va nikel qotishmalari holat diagrammasida suyuq va qattiq fazadan iborat bo‘ladi. Suyuq fazaning tarkibi v nuqtaning konsentratsiyalar o‘g‘iga tushirilgan proeksiyasi (в¹) dan, qattiq fazaning tarkibi esa С nuqtaning konsentratsiyalar u tushirilgan proeksiyasi С¹ dan topiladi. qattiq

ва
fazaning miqdori esa _вс
aniqlanadi.
nisbatidan, suyuq fazaning miqdori esa ^ас
вс


nisbatidan

х ^ва Q вс
va ^
^ас Q вс

x – g‘attiq fazaning miqdori;
- suyuq fazaning miqdori;
Q - hamma qotishmaning miqdori.
1 nuqtadan 2 nuqtagacha kristallanish protsessida suyuqlanishi qiyin bo‘lgan sharoitda kristall ajralib chiqa boshlaydi.
Kristallarning tarkibi solidus chizig‘idagi d nuqtaning konsentratsiya o‘g‘iga tushirilgan proeksiyasi d¹ dan aniqlanadi. 2 nuqtada 1-chi qotishma kristallanadi. Suyuq fazaning tarkibi 1-ye chizig‘i bo‘ylab, qattiq fazaning tarkibi esa d -2 chizig‘i bo‘ylab o‘zgaradi. Kristallanish protsessi oxiriga yetganda tarkibi 1 suyuq g‘otishma tarkibidek bo‘ladi. Kesimlar qoidasidan foydalanib, har xil temperaturadagi qattiq g‘otishmalar fazalarini aniqlasak, qattiq g‘otishmaning dastlabki kristallarida qiyin suyuqlanuvchan komponent (nikel) ko‘proq ekanligini, temperatura pasayishi bilan esa suyuq eritma ham, qattiq eritma ham onson suyuqlanuvchan komponentga (misga) boyib borishini ko‘ramiz.
Qattiq eritmalarga quyidagi qotishmalar kiradi: Си-Ai, Ag-Aи, Ni-Aи, Fe-Cr, Fe-Va, Ba-Сs va boshqalar ularning kristallanishi yuqorida ko‘rilgan diagrammadek bo‘lib suyuq va qattiq holda bir-birida chegarasiz eriydi va kimyoviy birikma hosil qilmaydi.
Toza komponentlardan mexanik aralashma hosil qiluvchi holat diagrammasi


Agarda misol tariqasida vismut Вi va kadmiy Сd holat diagrammasini ko‘rsak (4-rasm), suyuq qotishmaning yuqorida siniq chizig‘ Е-nuqtasida vismut va kadmiyning erishi hosil bo‘ladi.
Qotishmada Е nuqtasida /40% vismut va 60% kadmiy/ solidus va likvidus bir xil temperaturaga ega bo‘ladi. Qolgan boshqa konsentratsiyada temperatura oralig‘ida qattiq holga o‘tadi, pastda gorizontal solidus chizig‘i bilan

chegaralanadi. Е nuqta da juda mayda vismut va kadmiy ma’lum tartibda joylashgan. Bunday qotishmaga evtektika qotishmasi deb aytiladi (evtektika – grek so‘zi bo‘lib yengil eruvchanlikni ifodalaydi). Evtektika mexanik aralashma bo‘lib ikki yoki ko‘proq komponentning kristallidan tashkil topadi, ular bir vaqt va ma’lum temperaturada qattiq holga o‘tadi. Diagrammaning chap tarafi, ya’ni 60% dan kam vismut bo‘lsa evtektikagacha bo‘lgan va Е nuqtasini o‘ng tarafiga evtektikadan keyingi qotishma deb aytiladi.
Evtektikagacha bo‘lgan qotishmalar vismut kristallidan va evtektikadan tashkil topadi (vismut kristalli-kadmiy kristalli) va evtektikadan keyingida esa kadmiy kristalli va evtektikadan iborat bo‘ladi. Shunga o‘xshash Zn -Sn, Pв-Ag, Ni-Cr, Crr-Mp, Si-Bi, Al-Sn evtektikani hosil qiladi.

Vismut kristallari
Evtektika
va vismut kristallari
Evtektika kotishmalari
Kadmiy kristallari
Evtektika
va kadmiy kristallari