М у н д а р и ж а I боб. Металларнинг кристалл тузилиши ва кристалланиш поцесси

5- §. МЕХАНИК АРАЛАШМАЛАР

Компонентлари қаттиқ ҳолатда бир-бирида эримайдиган ва химиявий бирикма ҳам ҳосил қилмайдиган системалар (қотишмалар) механик аралашмалар дейилади. Масалан, А ва В компонентлардан тузилган система бор деб фараз қилайлик. Бу система суюқ ҳолатда бир жинсли бўлсин, аммо қотиш (кристалланиш) жараёнида А компонентнинг атомлари билан В компонентнинг атомлари умумий бир кристалл, панжаранинг таркибига кирмай, яъни бир-бирида эримай, алозҳида-алоҳида кристалл панжаралар ҳосил қилсин. Ана шу система батамом кристаллангандан кейин механик аралашма бўлади.

Демак, механик аралашма А компонент кристаллари билан В компонент кристалларидан иборат қотишмадир (69-расм).

69- расм. Механик аралашманинг микроскопии тузилиши (схема):

а — А компонент кристаллари;
б — В компонент кристаллари.

Механик аралашмада ҳар қайси компонентнинг ўз кристалл панжараси борлигини рентгенография усулида аниқлаш мумкин.Механик аралашмадаги А компонент кристалининг хоссалари тоза А компонент хоссалари билан, В компонент кристалининг хоссалари эса тоза В компонент хоссалари билан бир хил бўлади. Бинобарин, механик аралашма ҳосил қилган компонентларнинг хоссалари ўзгармайди.

Қотишма компонентларидан бири атомининг диаметри иккинчи компонент атомининг диаметридан анча (15—17% дан ортиқ) фарқ қилса, компонентлар Д.И.Менделеев даврий жадвалида бир-биридан узоқда турган булса ва уларнинг суюқланиш температураларида ҳам анчагина фарқ булса, шундагина механик аралашма ҳосил булиши аниқланган. Аммо шуни ҳам такитлаб утиш керакки, метал қотишмалари компонентларининг бир-биридан батамом эримаслиги амалда кузатилмайди.Бир компонентнинг хеч булмаганда жуда оз миқдори иккинчи компонентда эрийди яани уларда бир-бирида чекланган миқдорда эрувчанлик хусусияати бўлади.

6-§. ЦАТТИЦ ЭРИТМАЛАР

Кўпчилик қотишмалар (металл қотишмалари) суюқ холатда бир жинсли, яъни қампанетлари бир-бирида эриган холатда булади. Кристалланиш жараёнида бир жинслилик сакланиб қолади—система компонентларининг атомлари умумий кристалл панжаранинг таркибига киради яани компонентлар бир-бирида эрийди. Демак эрувчи компонентнинг эрувчанлиги ва эритувчи компонентнинг эритувчанлиги қаттиқ ҳолатда ҳам сақланиб қолади.Бундай қотишманинг қристалланишида ҳосил буладиган цатТиц фаза қаттиқ эритма дейилади. Бинобарин қаттиқ эритма бир фазали, бир турдаги кристаллардан иборат ва бир кристалл панжарага эга қотищмадир. Қаттиц эритманинг микраскопик тузилиши ,70- расмда тасвирланган.

70- расм.Қаттик эритманинг микроскопиқ тузилиши (схема)

Қаттиқ эритма ҳосил бўлишида эритувчи қаттик вазифасини: а) металл ўташи б металл билан металлонинг микроскопнинг тузининг ёки металл билан металлоиднинг барқарор химиявий бирикмаси ўташи мумкин.

Эритувчи вазифасини металл ўтайдиган қаттиқ эритмалар. Бундай қаттиқ эритмалар бирламчи қаттиқ эритмалар дейилади. Бирламчи қаттиқ эритмалар ҳам ўз навбатида икки хил булади булардан бири урин олиш қаттиқ эритмалари булса иккинчиси сингиш қаттиқ эритмаларидир. Котишмада эрувчи компонентнинг атомлари эритувчи компонент кристалл панжарасидаги атомларни қисман олишидан ҳосил булган қаттиқ эритма ўрин олиш қаттиқ эритмаси деб аталади.
Агар қаттиқ эритма эрувчи компонент атомларининг эритувчи компонент кристалл
панжарасидаги атомлар оралиғига кириши (сингиши) натижасида ҳосил бўлса, бундай қаттиқ эритма сингиш қаттиқ эритмаси дейилади.Урин олиш каттиқ эритмалари. Каттиқ эритманинг кристалл панжарасида эрувчи компонент атомларининг эритувчи атомлари урнини олиш ҳодисаси қандай содир булади, деган савол туғилади. Бу саволга жавоб бериш учун реал мавжуд кристалл модданинг тузилишини ҳозирги замон физикаси нуқтан назаридан тасаввур қилиш керак.Малумки, атомлар барча тугунларида бир текис ва мунтазам жойлашган панжаралар ҳақиқатда мавжуд бўлмаган, яьни идеал панжаралардир ҳақиқатдан эса қаттиқ моддаларнинг кристалл панжараларида бир қатор нуқсонлар бўлиб, бу нуқсонлар кристалл панжаранинг мунтазам тузилишини бузади.
Бундай Нуқсонлардан бири, юқорида (22-бетда) айтиб ўтилганидек, кристалл панжара тугунларида вакансиялар, яъни атом(ион) билан банд бўлмаган жойлар борлиги бўлса, яна бйри дислокациланган, кристалл панжаранинг тугунларида эмас, балки улар орасида жойлашган атомлар борлигидир. Бинобарин, кристалл панжарада атомларнинг иссиқликдан бўладиган ҳаракати уларнинг тебраниш харакатигина иборат бўлиб қолмай, балки илгарилама силжишидан хам иборатдир. Атомларнинг ана шу илгарилама силжиши кристалл панжаранинг нормал тузилишини гох тиклаб, гох бузиб, яъни нуксонли жойлар хосил килиб туради. Оддий моддаларнинг кристалл панжараларидаги атомларнинг илгарилама силжиши дэдиффузия деб, кристалл пайжарага бегона атомларнинг кириб қолиши эса диффузия деб аталади. Ўрин олиш қаттиқ эритмалари хосил бўлишининг, яъни эрувчи компонент атомлари эритувчи компонент атомлари ўрин олиш ҳодисасининг сабаби ўздиффузия ва диффузия процессларини келтириб чиқарадиган ана шу нуқсонлардир.
Ўрин олиш қаттиқ эритмаси ҳосил булишида кристалл панжара параметрлари ортади ёки камаяди. Панжара параметрларининг ортиши ёки камайиши эрувчи компонент атомларининг улчамларига ва.уларнинг эритувчи компонент атомлари билан узаро тасьир кучига боғлиқ бўлади. Агар эрувчи компонент атоми эритувчи атомидан катта бўлса пайжаранинг элементар катакчаси катталашади ва аксинча, эрувчи компонент атоми эритувчи атомидан кичик бўлса, панжаранинг элементар қатакчаси кичраяди.
Ўрин олиш қаттиқ эритмаларй компонентлари чексиз эрийдиган ва компонентлари маълум чегарагача эрийдиган эритмаларга булинади,қомпонентлари чексиз эрийдиган ўрин олиш қаттик эритмаси (Қотишма) эрувчи компонентнинг барча концейтрацияларида бир жинсли бўлади. Компонентлари чексиз эрийдиган қаттиқ эритмалар тартибсиз ва тартибли, бўлиши мумкин (86- бетга қаранг).
Кўпчилик металлар компонентлари маълум чегарагача эрийдиган ўрин олиш каттик эритмалари ҳосил қилади. Алюминий билан мис мис билан рух, мис билан қалай котишмалари ана шундай қаттиқ эритмаларга мисол була олади. Компонентлари маълум чегарагача эрийдиган каттиқ эритмалар компонентларининг муайян концентрациялари дагина бир жинсли булади.Компонентлари маълум чегарагача эрийдиган урин олиш қаттиқ эритмалари уч турга: температуранинг пасяйищи билан эрувчанлиги камаядиган, температуранинг пасайишй билан эрувчанлиги ўзгармайдиган ва температуранинг пасайиши билан эрувчанлиги ортадиган қаттик эритмаларга булинади металларнинг энг купи биринчи тур ўрин олиш каттик эритмалари ҳосил қилади Сингиш қаттик эритмалар. Ўрин олиш қаттиқ эритмалари билан сингиш қаттиқ эритмаларининг мавжудлиги рентгенострук тура анализи ёрдамида аниқланган микроструктура анализи қаттиқ эритмалар тузилцшидаги ўзига хос хусусйятларни очиб бера олмайди.Хамма ҳолларда ҳам микроскоп остида тоза қаттиқ эритманинг металл доналарига ўхшаш доналари кўринади. Бунга углероднинг Темирдаги сингиш қаттик эритмаси мисол була олади. Бу қаттиқ эритманинг микроскопик тузилиши (доналарнинг шакли ҳисобга олинмаганда) техник темирнинг микроскопик тузилишидан фарқ қилмайди (71- расм).

71- расм. Техник темирнинг микроскопик тузилиши х 400

Сингиш қаттиқ эритмалари металлар билан металлоидлар, масалан темир билан углерод, темир билан азот, темир билан кислород, темир билан бор, темир билан водород қотиштирйлганда ҳосил булади. Сингиш қаттиқ эритмалари ҳосил бўлишади кристалл панжара параметрлари ҳамма вақт ортади.
Ўрин олиш қаттиқ эритмаси ҳосил бўлишади ҳам, сингиш қаттиқ еритмаси ҳосйл бўлишади ҳам эрувчи атомлари эритувчи кристалл панжарасида тартибсиз жойлашади. Эритувчи вазифасини ҳимиявий бирикма ўтайдиган қаттиқ эритмалар.Юқорида кўриб ўтилган бирламчи қаттиқ эритмалардан ташқари,эритувчи вазифасини химиявий бирикма.ўтайдиган иккиламчи қаттиқ эритмалар ҳам бор. Иккиламчи қаттйқ эритмаларда атомларнинг бир қисми тартибли, бир қисми эса тартибсиз жойлашган бўлади. Масалан, эритувчи вазифасини Ап Вт таркибли химиявий бирикма утайди ва бу бирикма асосида иккиламчи қаттиқ эритма ҳосил булади, деб фараз қилайлик. Бундай иккиламчи эритма ҳосил бўлишида Ап Вт бирикманинг кристалл Панжараси сақланиб қолади, аммо ортиқча атомлар, масалан, В элементнинг атомлари панжарада А элементнинг атомлари ўрнини олади Химиявий бирикмада учинчи элемент ҳам ериши мумкин, бунда учин. элемент С нинг атомлари кристалл панжара тугунларида А элементнинг ёки В элементнинг атомлари ўрнини олади.
Иккиламчи қаттиқ эритмалар ҳосил бўлишида химиявий бирикманинг формуласи ўзгаради, яъни ундаги атомларнинг нисбати стехиометрик (ҳақиқий) нисбатига турри келмай қолади. Иккиламчи қаттиқ эритма ҳосил бўлишида кристалл панжара тугунларидаги баъзи атомларнинг урни бўшаб қолиши яъни панжаранинг айрим тугунлари атомлар билан банд бўлмаслиги ҳам мумкин.Кристалл панжараси тугунларида бўш жойлар қоладиган қаттиқ эритмалар айириш цаттиц эритмалари деб аталади.
Титан билан титан карбид, ванадий билан ванадий карбид, ниобий билан ниобий карбид цқтишмалари айириш қаттиқ эритмаларига мисол бўла олади, чунки кристалланиш жараёнида бу карбидлар кристалл панжараларининг баъзи тугунлари углеродатомларидан бўшаб

72- расм. Айириш қаттиқ эритмасининг кристалл панжараси

Титан билан титан карбид, ванадий билан ванадий карбид, ниобий билан ниобий карбид қотишмалари айириш қаттиқ эритмаларига мисол бўла олади, чунки кристалланиш жараёнида бу карбидлар кристалл панжараларининг баъзи тугунлари углерод атомларидан бўшаб қолади.

Шуни ҳам айтиб ўтиш керакки, ўз таркибий қисмларидан қаттиқ эритмалар ҳосил қилмайдиган химиявий бирикмалар ҳам бўлади, аммо шундай бирикмалар ҳам борки (масалан СиАЬ), улар таркибига кирувчи элементлар атомларининг стехиометрик нисбатида фақат қаттиқ эритмалар тарагибидагина мавжуд бўлиб, соф химиявий бирма мавжуд була олмайди. Н. G. Курнаков таркибидаги атомларнинг стехиометрик нисбатида мавжуд бўла олмай, фақат қаттиқ эритмалар ҳолидагина мавжуд бўладиган бирикмаларни К- Бертолле шарафига бертоллидлар деб, таркибидаги атомлар стехиометрик нисбатда бўладиган, яъни атомларининг нисбати ўзгармайдиган химиявий бирикмалар асосида-вужудга келадиган қаттиқ эритмаларни эса Д. Дальтон шарафига дальтонидлар деб аталади.