Mavzu: Metallarning allotropik shakl o’zgarishlari

Mavzu: Metallarning allotropik shakl o’zgarishlari

Bajardi: 3_20 MYaMT guruh talabasi Ziyayev Doston

Metallarning allotropik shakl o‘zgarishlari.

• Allotropiya yoki polimorfizm deb, metallarning qattiq holatga turli kristall shakllarga ega bo‘lish xossasiga aytiladi. Bitta kristall shakldan boshqa shaklga o‘tish protsessi allotropik o‘zgarish deyiladi. Toza metall qizdirilganda allotropik o‘zgarish issiqlik yutilishi hisobiga o‘zgarmas temperaturada sodir bo‘ladi, bu esa kristall panjarani qayta qurish uchun ma’lum energiya sarflash zaruriyatini tug‘diradi. Temir, qalay, titan kabi ko‘pgina metallar allotropik o‘zgarishlarga ega. Masalan, temir 911-13920 S temperatura oralig‘ida yoqlari markazlashgan kub γ=Fe panjaraga (YOMK) ega (7-rasm). 9110S gacha va 1393 dan 15390S gacha oraliqlarda temir hajmiy-markazlashgan kub (HMK) α=Fe panjaraga ega.

• Metallning allotropik shakllarni α, β, γ va h.k. harflar bilan belgilanadi. Metallning eng past temperaturadagi mavjud allotropik shakli α harfi bilan belgilanadi, bu harf metallning ximiyaviy element simvoliga indeks sifatida quyiladi va h.k. Allotropik o‘zgarishlarda metallning xossalari, ya’ni metall hajmi (bu ayniqsa, qalay uchun xarakterlidir) va uglerodning eruvchanligi (temir uchun xarakterli) o‘zgaradi
• Metallar tuzilishini o‘rganish usullari. Metallar va qotishmalarning tuzilishi makro va mikroanaliz, rentgen, shuningdek defektoskopiya (rentgen, magnit, ultratovush) usullari bilan o‘rganiladi.

• Makroanaliz usuli bilan makrostruktura, ya’ni oddiy ko‘z bilan yoki lupa yordamida ko‘rinadigan struktura o‘rganiladi. Bunda yirik nuqsonlar, ya’ni darzlar, cho‘kish chuqurchalari, gaz pufakchalari va boshqalar, shuningdek aralashmalarning metallda notekis taqsimlanganligi aniqlandi. metallning singan joyi, makroshlifi bo‘yicha aniqlanadi. Makroshlif metall yoki qotishma namunasi bo‘lib, uning bir tomoni jilvirlangan, yaxshilab yog‘dan tozalangan, maxsus reaktivlar ta’sir ettirilgan bo‘ladi va u 5-10 marta kattalashtiradigan lupa ostida kuzatiladi.

• Mikroanaliz yordamida metall yoki qotishmaning strukturasi makroshliflar bo‘yicha aniqlanadi. Mikroshliflar makroanalizga tayyorlangani kabi tayyorlanadi, lekin u oyna kabi qo‘shimcha jilolanadi. Shliflar 3000 marta kattalashtiradigan optik mikroskop ostida qaytgan yorug‘likda ko‘riladi. Metall zarralari turlicha yo‘nalganligi sababli maxsus reaktivlar ularga turlicha ta’sir qiladi va ulardan mikroskop ostida yorug‘lik ham turlicha qaytadi. Qotishmada struktura hosil qiluvchilar ham reaktiv ta’sirdan turlicha yeyiladi. Elektron mikroskopda juda yupqa strukturaga ega bo‘lgan bloklar, fragmentlar, dislokatsiyalar replika – nusxalar 100 000 marta kattalashtirib ko‘riladi. Bu muhi analiz bilan zarralarning o‘lchamlari va shakli, strukturani hosil qiluvchilar, metall bo‘lmagan aralashmalar va ularning xarakterlari (darzlar, g‘ovkalar va h.k.), termik ishlov berish sifati aniqlanadi. Mikrostruktura aniq bo‘lsa, metall xossalarining o‘zgarish sabablarini tushuntirib berish mumkin.

• Rentgen analizi yordamida metallarning atom strukturasi, kristall panjaralarning turi va parametrlari, shuningdek uning ichkarisidagi nuqsonlar o‘rganiladi. Bu analiz kristall panjara atomlari qatori rentgan nurlarining difraksiyasiga (qaytarishiga) asoslangan bo‘lib, u nuqsonlarni (g‘ovaklik, darzlar, gaz pufaklari, shlakli aralashmalar va boshqalarni) metallni sindirmay aniqlash 40 imkonini beradi. Rentgen nurlari metallning nuqsonli yerlarida yaxlit metallga qaraganda kam yutiladi. Shuning uchun fotoplyonkada bunday nur shakliga mos bo‘lgan qora dog‘lar hosil qiladi. Magnit usulda magnitli metallardagi (po‘lat, nikel va h.k.) 2 mm gacha chuqurlikda joylashgan nuqsonlar (turli xildagi darzlar, metall bo‘lmagan aralashmalar va h.k.) aniqlanadi. Buning uchun sinalayotgan buyum magnitlanadi; buyum sirti temir kukuni bilan qoplanadi, sinchiklab tekshiriladi va magnitsizlantiriladi. Nuqson atrofida bir jinsli bo‘lmagan maydon hosil bo‘ladi, natijada magnit kukuni nuqson shaklini ko‘rsatib turadi. Magnit induksion usul ko‘pincha termik ishlov berilgan qotishmalardagi (buyumlardagi) struktura o‘zgarishlarga baho berishda ishlatiladi.

• Ultratovushli usul bilan amalda istalgan o‘lchamdagi buyum va zagotovkalar metallning sifatini tekshirish mumkin. Impulsli, ultratovushli defektoskoplarda ultratovush to‘lqini shchup-tarqatkichdan tekshirilayotgan buyumlarga yuboriladi. Ultratovush u yoki bu nuqsonga duch kelganda undan qaytadi. Ultratovushdan butun holicha saqlab qolish zarur bo‘lgan rotorlar, relslar, pokovkalar, prokatlar kabi buyumlarni tekshirishda foydalaniladi.

• Kristallanish paytida hosil bo‘ladigan zarradarning o‘lchami faqat o‘zo‘zidan paydo bo‘ladigan kristallanish markazlari soniga bog‘liq bo‘libgina qolmay, suyuq metallda doim mavjud bo‘ladigan erimagan aralashmalar miqdoriga ham bog‘liq bo‘ladi. Bunday erimagan aralashmalar kristallanishning tayyor markazlari bo‘lib hisoblanadi. Ularga oksidlar (masalan, Al2 O3) , nitridlar, sulfidlar va boshqa birikmalar kiradi. Ushbu metallda yoki qotishmada asosiy metall atomlarining o‘lchamlariga teng bo‘lgan qattiq zarrachalarnigina kristallanish markazlari bo‘la oladi. Bunday qattiq zarrachalarning kristall panjarasi tuzilishi va parametrlariga ko‘ra kristallanayotgan metall panjarasiga yaqin bo‘lishi kerak. Bunday zarrachalar qancha ko‘p bo‘lsa, kristallanayotgan metall zarralari shuncha mayda bo‘ladi.

• Texnikada ishlatiladigan metall va qotishmalar, odatda, polikristall strukturaga ega, ya’ni ular ko‘p va turlicha oriyentirlangan, to‘g‘ri kristall qirraga ega bo‘lmagan hamda kristallitlar (yoki zarralar) deb ataladigan mayda kristallardan tashkil topgan. Polikristallning har bir zarrasida anizatropiya kuzatiladi. Biroq, turli zarralarda kristallografik tekisliklar turlicha, betartib oriyentirdar bo‘lganligi uchun polikristall turli yo‘nalishlarda bir xil xossaga ega bo‘lishi hamda anizatropiya kuzatilmasligi (zarralarning o‘lchamlari polikristall o‘lchamlaridan ancha kichik, miqdori esa nihoyatda ko‘p bo‘lganda) mumkin. Bu holat ko‘pincha polikristall jismlarni (ularni tashkil etuvchi ayrim zarralarning anizatropiya xossasiga ega bo‘lishiga qaramasdan) izotrop deb qarashga imkon beradi.

• Bunda panjaraning yuqorigi qismiga go‘yo ortiqcha atom tekisligi (ekstartekislik) paydo bo‘ladi. Surilish yo‘nalishiga perpendikulyar bo‘lgan ekstratekislik chekkasi chegara yoki chiziqli dislokatsiya deb ataladi (2-rasm v) Dislokatsiyaning uzunligi bir necha ming atom oralig‘i masofasiga teng. Bo‘lishi mumkin. Defekt markazidan buzilmagan panjaragacha bo‘lgan masofa dislokatsiya eni deyiladi. Dislokatsiya eni kichik bo‘lib, bir necha atom oralig‘iga tengdir. Dislokatsiya zonasida kristall panjara elastik buzilgan, chunki bu zonadagi atomlar o‘zining muvozanat holatiga nisbatan surilgan. Dislokatsiyalar uchun ularning yengil suriluvchanligi harakterlidir.bu dislokatsiyani hosil qiluvchi atomlarning muvozanat holatga surilishiga intilishi bilan tushuntiriladi. Dislokatsiyalar metallarning kristallanish protsessi natijasida (I bobning 2-§ ga qarang), shuningdek plastik deformatsiyalanganda, termik ishlov berishda va boshqa protsesslarda hosil bo‘ladi.

• Biroq ayrim o‘rtacha energiyadan ko‘proq energiya bo‘lib, ular bir yerdan boshqa joyga suriladi. Sirtqi qatlam atomlari juda oson surilib, sirtga chiqadi. Bunday atomning egallangan o‘rni vakansiya deyiladi. (2-rasm a) Ma’lum vaqt o‘tgach, bu yerga qo‘shni qatlamning atomlaridan biri suriladi va h.k. shunday qilib, vakansiya kristallning ichki qismiga siljiydi. Temperatura ko‘tarilishi bilan vakansiyalar soni ortadi va ular ko‘pincha bir tugundan ikkinchisiga suriladi. Kristall panjara tugunidagi atom (2-rasm b) va o‘rnini almashtirgan atom nuqtaviy nuqsonlarga kiradi. Kristall panjarada bir metall atomning o‘rnini boshqa begona atom egallab olganda o‘rnini almashtirgan atom hosil bo‘ladi. Nuqtaviy nuqsonlar kristall panjrada mahalliy qiyshayishlar hosil qiladi.

• Metallardagi bog‘lanish kuchlari ionlar bilan elektronlar orasidagi o‘zaro itarish va tortilish kuchlari bilan belgilanadi. Ionlar bir-biridan shunday masofada turadiki, bunda o‘zaro ta’sir etuvchi potensial energiya miqdori minimal bo‘ladi. Metallda ionlar ma’lum tartibda joylashib, kristall panjara hosil qiladi. Ionlarning bunday joylashishi ularning valentli elektronlar bilan o‘zaro ta’siri hisobiga ta’minlanadi. Valentli elektronlar ionlarni kristall panjarada ushlab turadi. Eng asosiy metallar (taxminan 90 foiz), uch zich billur tuzilmalar kirib katılaşma ustiga sulfid: tana-markazli (BCC) (Fig 3.3a.), Yuzi-markazli (FCC) kub (Fig 3.3b.) Kub, va olti burchakli yopiq qadoqlangan (HCP) (Fig. 3.3c). HCP tuzilishi shakl oddiy olti burchakli kristall strukturasi bir zichroq o'zgartirish hisoblanadi. 3.2. atomlar bir-biri bilan yanada yaqinroq mahkam birlashadi va rishta bo'lib, energiya ozod etiladi, chunki eng metallar bu qalin-qadoqlangan tuzilmalarida sulfid. Shunday qilib, zich qadoqlangan tuzilmalar pastki va yanada barqaror energiya kelishuvlar mavjud

• Metallda kristall panjara quyidagicha shakllangan. Metall suyuq holatdan qattiq holatga o‘tayotgan atomlar orasidagi masofa qisqaradi, ularning o‘zaro ta’sir kuchi esa ortadi. Atomlarning o‘zaro ta’sirlashish xarakteri ularning tashqi elektron qobiqlarining tuzilishi bilan aniqlanadi. Atomlar yaqinlashganda bu atomning musbat zaryadlangan yadrosiga o‘tishi va hakozo natijasida tashqi qobiqda joylashgan elektronlarning o‘z atomga tegishli bo‘lmagan erkin elektronlar hosil bo‘la boshlaydi. Shunday qilib, qattiq holatdagi metall erkin elektronlar bilan qurshab olingan musbat zaryadlangan ionlardan tashkil topgan strukturadan iborat bo‘ladi.

Glossariy

• Metallar - temperatura pasaygan sari elektr o‘tkazuvchanligi ortadigan issiklikni yaxshi o‘tkazadigan, bog‘lanuvchan va uziga xos yaltiroklikka ega bo‘lganelementlar moddalar deb ataladi.
• Kristall panjara -kristallarni tashkil etgan zarrachalar shu kristallarni hajmida batartib geometrik tarzda joylashadi, bu joylashish kristall panjara deb aytiladi
• Metallarni qattiqligi -bir metalni unga boshqa bir qattiqroq metalni botishiga qarshilik kursatish xossasiga aytiladi
• Allotropiya - metallarning qattiq holatga turli kristall shakllarga ega bo‘lish xossasiga aytiladi

E’tiboringiz uchun raxmat