Атты күйде түрленетін қорытпалардың күй диаграммасы.

Мұндай типтегі қорытпалардың практикалық маңызы өте зор. Өйткені қатты күйде түрленуі олардың құрылымын және термиялық өңдеу қасиетін де өзгертуге мүмкіндік береді.

Бір компонентінің полыморфтылығынан болатын қатты күйдегі түрлену (50-сурет).

1 қорытпа температураның 2 нүктесінде толық қатайғаннан кейін, қатты күйде температураның 3—4 нүктелерінің интервалында өзінің кристалдық құрылымын өзгертеді. Бұл жағдай температураның С нүктесіне дейін А_а кристалдық тор типі бар А компонентінің полиморфтылығынан болады. Ал, А_т жоғары температурада кристалдық торы В компонентімен бірдей болады. Мұның салдарынан олардың арасында ү қатты ерітінділерінің үздіксіз тізбегі түзіледі.

Құрамы а және б нүктелерінің арасындағы қорытпалардың γ→а түрленуі суу кезінде аякталмайды, қорытпа екі фазалы а + ү

болып келеді.

Қатты ерітінділердің айнымалы ерігіштігінен болатын қатты күйдегі түрлену. Мұндай жағдайдағы мүмкін болатын күй диаграммаларынын бірі 51-суретте көрсетілген. Бұл типтегі диаграммалардын 43-суретте көрсетілген диаграммалардан өзгешелігі -а және р қатты ерітнділері ерігіштігі шектеулі әрі айнымалы қатты ерітінділер.

ЕР және ҒК сызықтары — берілген температурадағы еріген компоненттің тепе-теңдік мөлшерін анықтайтын ерігіштік сызықтар.

Дербес жағдайда, а-фазадағы В компонентінің ең үлкен мөлшері Е нүктесі арқылы анықталады және ол суу кезінде Р нүктесіне дейін төмендейді. Сондықтан 1 қорытпада, толық қатайғаннан кейінгі (2 нүктесі) суу кезінде, 3 нүктесі температурасынан бастап (х-фазасынан В компоненті мол (3 фазасынын екінші реттік кристалдары түрінде артық В компоненті бөлініп - шығады. Қорытпаның ең соңғы құрылымы а+Вн болады.

К нүктесі құрамындағы β _п кристалдарының мөлшері көп болмайды және ол:

Екінші реттік кристалдардың мөлшері әдетте, шағын болып келеді (формасы домалақ, пластинка не ине тәрізді) және олар не кристалдардың шекарасында, не а-фаза кристалдарынын бүкіл көлемінде бөлініп шығуы мүмкін. β фаза кристалдары ең көп мөлшерде Е нүктесі құрамындағы қорытпада бөлініп шығады. Бұл мөлшер құрылымдық диаграммада Х арқылы белгіленген.

ІІ қорытпа үшін де түрлену сипаты осындай. Бірақ оның мынадай өзгешелігі де бар: 1—2 температура интервалында β -фаза кристалданады, ал 3—4 температура интервалында одан р нүктесі құрамының екінші реттік а-фаза кристалдары бөлініп шығады.

Мұндай кристалдар ең көп мөлшерде Ғ нүктесі құрамының корытпасында бөлініп шығады және ол құрылымдық диаграмма да «у» арқылы белгіленеді.

Эвтектикалық қорытпада С ңүктесінде Ж с эвтектикаға (а_ғ -в_е) түрленеді.

С нүктесінен төмен температура интервалында суу кезінде а_ғфаза құрамы ЕР сызығы бойынша өзгереді, мұнын салдарынан екінші реттік β кристалдары бөлініп шығады, ал β - фаза құрамы ГК сызығы бойынша өзгеретін болады; екінші реттік а кристалдары бөлініп шығады. Бөлме температурасындағы қорытпада эвтектика құрамы төрт қосылғыштан тұрады: эвтектика (а_р + р_к ++ (ік4 г_ріі).

Эвтектикалыққа дейінгі қорытпалардык (IV қорытпа) құрылымына мұндай эвтектикамен қатар 1—2 температура интервалында бөлініп шыққан а_р кристалдары және с нүктесінен төмен температурада бөлініп шыққан екінші реттік β п кристалдары болады:

а_Р + рп 4-эвтектика (а_р -Һ р_кц -Ь^_рМ).

Эвтектикалықтан кейінгі корытпаларда (V қорьттпа) эвтектикамен қатар қорытпа құрылымында р_к және а_рц кристалдары болады, яғни: р_к +сх_рц + эвтектика (а_р + ркіі + Рк + а_рп).

Қарастырылған түрленулер көптеген өнеркәсіптік қорытпаларға тән.

Диаграммада төмен температурадағы а қатты ерітіндісінің орнықсыздығынан болатын қатты күйдегі түрлену. Егер катты ерітінді екі жаңа қатты фаза қоспасына түрленсе, онда түрлену эвтектоидты (52-сурет) деп аталады. Диаграмма а қатты ерітіндісінін, қорытпада катайғаннан кейін тікелей түзілу жағдайын бейнелейді. Онан әрі суытудын нәтижесінде бұл қатты ерітінді эвтектоидқа, яғни А және В кристалдарының механикалық қоспасына айналады.

Н. С. КУРНАКОВ ЕРЕЖЕСІ

Бұл ереже күй диаграммасы типі мен құрам функциясындағы тепе-тең қорытпалардың физика-механикалық қасиеттерінің өзгеру сипаты арасындағы байланысты тағайындалды (53-сурет).

Механикалық қоспаны түзейтін қорытпаның құрам функциясы қасиеттері (электр кедергісі, коэрцитивтік күш, электр кедергісінің температуралық коэффициенті, қаттылық тығыздық) сызықты болып өзгереді. Қорытпа қасиетінің мәні оның компоненттер қасиеттері мәндерінің арасында жатады (53, а-сурет).

Қатты ерітінділерді түзетін қорытпаларда бұл қасиеттер қисық сызықты болып өзгереді. Мысалы, қорытпаның электр кедергісі оның компоненттері кедергісінен жоғары болады (53, б-сурет).

Егер күй диаграммасында бір фазалы және екі фазалы аймақтар болса, онда қорытпа қасиеттері құрам өзгергенде бірінші аймақта қисық сызықты тәуелділік бойынша, ал қорытпа қоспаларда сызықты болып өзгереді.,Н. С. Курнаковтың ашқан бұл заңдылығы белгілі бір нақты қасиеттері бар қорытпа құрамын жасаудың ғылыми негізі болды.

Бақылау сұрақтары:

1. Қатты күйде айналу жүретін қорытпалар күй диаграммасы.

2. Сұйық күйде толығымен еритін және тұрақты аралық фазалар түзетін қорытпалар күй диаграммасы.

3. Қатты күйде айналу жүретін қорытпалар күй диаграммасы.

4. Компоненттері сұйық күйде толығымен еритін,қатты күйде шектеулі және перитектикалық реакция әсерінен механикалық қоспалар түзетін қорытпалар диаграммасы.

5.Фазалық тепе теңдік диаграммасын құру әдісі

6. фазалар ережесі және концентрация ережесі

Глоссарий:

Эвтектоидті өзгеріс-бір қатты ерітіндден екі жаңа қатты фаза түзіледі

Қорытпа-екі металдың ие болмаса метал мен метал емес заттармен балқып шығарған курделі заттар

Қорытпа компоненттері- қорытпа құрайтын қарапайым заттар

Кесінді ережесі-кристалдану кезіндегі фазалық құрамдас қатынасын қондырыды

Эвтектика өзгерісі-механикалық қоспа , егер кристалдану кезінде бір сүйық фазадан екі жаңа қатты фаза түзілсе

Микроликвация-химиялық біртектіліксіз ,егер бір кристалдың құрамы әр нүктесінде құрамы өзгеріп отырады

Концентрация ережесі- кристалдану кезіндегі белгілі бір температурадағы қорытпаның концентрациюяын белгілийді

Диаграмма күйі –жүйенін температура мен концентрация функциясындағы қорытпаның фазалық күйін графикалық түрде сипаттау

Блиц-тест

1.Қарапайым заттар қорытпа құрайтын аталады

A. Қорытпа реагенты

B. Қорытпа компоненттері

C. Қорытпа қоспалары

D.Қорытпа кірушілер

2. Кристалдану кезіндегі фазалық құрамдас қатынасын қондырыды

1. Фаза ережесі
2. Кесінді ережесі
3. Концентрация ережесі
4. Қарапайым ережесі

3.Кристалдану кезінде бір сүйық фазадан екі жаңа қатты фаза түзілсе

1. Қоспа
2. Эвтектика
3. Перетектика
4. эвтектоид

4. Екі металдың ие болмаса метал мен метал емес заттармен балқып шығарған заттар аталады

1. Перетектика
2. эвтектоид

C. Қорытпа

1. эвтектика

5.Жүйенін температура мен концентрация функциясындағы қорытпаның фазалық күйін графикалық түрде сипаттау аталады

1. Дифрактограмма
2. Рентгенограмма
3. Гистограмма
4. Диаграмма

Негізгі әдебиет

1.Лившиц Б.Г. Металлография М, Металлургия, 1990.

2.Вегман Е.Ф., Руфанов Ю.Т., Федорченко И.Н., «Кристаллография, минералогия и рентгенография» М, Металлургия, 1990г.

3.Миловский А.В. «Минералогия и петрография» М, Москва 1979г.

4.Торопов Н.А. , Булак Л.Н. «Кристаллография и минералогия» М, Москва 1972г.

5.Захаров А.М.Диаграммы состояний двойных и тройных систем.М, Металлургия ,1978г.

6.Ермолов В.А. Геология: Учебник .Часть 1.М.МГТУ.2004г

7.ЕрмоловВ.А.Геология,Учебное пособие.Часть5 «Кристаллография, минералогия и геология камнесамоцветного сырья».М.МГТУ.2007г.

8.ЕрмоловВ.А, ПоповаГ.В, МосейкинВ.В.и др.Учебник. «Месторождения полезных ископаемых»М.МГТУ.2007г.

9.ЕрмоловА,ПоповГ.Б,МосейкинВ.В. и др.; Под ред.В.А.Ермолова. Месторождения полезных ископаемых .М.:Изд.МГГУ, 2004год (электр.библ.)

Қосымша әдебиет

10.Емельянов Н.А. «Практика руководства по минералогии» М, Москва 1972г.

11.Юшко С.А. Руководство для лабораторного исследования руд. Методы лабор. исследования руд.

12.Смагулов Д.У. Металлография: Окулык/ Д.У. Смагулов. - Алматы: КазУТУ, 2007

ріс 14

ІК ҚОРЫТПАЛАРДЫҢ ЖҮЙЕСІ.

Мақсаты: үштік қорытпалардың жүйесімен танысу.

1.Үштік қорытпалардың жүйесінің диаграммасын құру

2.Үш жүйелі фазалардиаграммасының негізгі типтері

Кілт сөздер: Компонент, фаза, құрылым,құрам, диаграмма, фаза ережесі, кристалдану, еркіндік дәрежесі, ликвидус, солидус, ликвидус жазықтығы.

Үштік қорытпалардың жүйесінің диаграммасын құру

Техникада үш және одан да кеп компоненттерден құралатын қорыт-палар да қолданылады. Үштік қорытпалардағы фазалық түрленулерді сипаттау үшін үштік күй диаграммаларын пайдаланады.

Мұндай диаграммалар, жазық табанында қорытпалардың құра м ы, ал вертикаль осі бойынша температура бейнеленетін кеңістік фигурасы түрінде болады.

Үштік корытпалардың кұрамы көбіне тең қабырғалы үшбұрыштың жазықтығында бейнеленеді, концентрациялы үшбұрыш деп аталатын (54-сурет). Бұл үшбүрыштың кабырғаларында қос қорытпалардын құрамын бейнелейтін нүктелер, ал үшбұрышты төбелерінде таза компоненттке сәйкес келетін нүктелер жатады.

Үшбүрыштың ішінде жатқан әрбір нүкте үштік қорытпа құрамына сәйкес келеді. Массаның 100 проценті үшін бәрінен де үшбұрыштық қабырғаларының ұзындығын, алу қолайлы,мұндай жағдайда үштік қорытпалардағы компоненттер массасы үшбұрыштың қабырғаларына параллель кесінділер арқылы анықталады.

54, а-суретте X қорытпасының химиялық құрамының қалай анықталатыны көрсетілген. Құрамы үшбұрыштың бір қабырғасына параллель түзулердін бойында жататын қорытпаларда компоненттерінің біреуінін мөлшері бірдей болады. Мысалы, М, Қ және Ь (54, б-сурет) қорытпаларында В компонентінің 30% бар. Қүрамы үшбұрыштың бір тебесінен өтетін түзудің бойында жатқан корытпаларда екі компоненттің сандық қатынасы тұрақты болады. Мысалы, қүрамы ВЕ сызығының (54, в-сурет) бойында жаткан корытпаларда А және С компоненттерінің мөлшерлері бірдей.

Екілік жүйе сияқты үштік жүйеге де кесінділер ережелерін пайдалануға болады. Екі фазаға (құрылымдық құраушыларға) бөлінген қорытпа кұрамы, сол фазалардың (құрылымдық құраушылардың) құрамдарын қосатын түзудің бойында жататындығы оңай дәлелденіледі. Бұл жағдайда алынған кесінділер фазалар массасына кері пропорционал болады.

Массасы 5 кг О нүктесі құрамындағы қорытпанын М және К құрамды екі бөлікке бөліну жағдайын қарастырып көрейік (55-сурет), Мұнда М бөлігінің массасы 3 кг, ал К бөлігінің массасы2 кг болсын.

Сондықтан да: ОК = 3

ОМ 2

Қорытпа әр түрлі құрамды үш бөлікке бөлінген жағдайда сандық қатынасты анықтауға ауырлық центрі ережесі пайдаланылады (55, б-сурет).

О қорытпасы массалары 3,2 және 4 кг болатын М, К ж ә н е Н фазаларынан құралған. М фазасының массасы Оm/ Мm, К фазасының массасы Ок/Кк, ал Н фазасының массасы Оh/Hh қатынастарымен анықталады. О қорытпасының құрамы міндетті түрде үшбүрыштың ішінде жататындығына назар аудару қажет. Біздің жағдайымызда ол — МҚН үшбұрышы (мұнда үшбұрыштың төбелері қорытпа бөліктерінің құрамын көрсетеді).

Үштік жүйелерде бір фазалы, екі фазалы және үш фазалы аймақтардың шекарасы қисық сызықты бет болады. Төрт фазалы тепе-теңдікке горизонтальды жазықтық сәйкес келеді.

Ликвидус және солидус беттерінен (кез келген кисықтығы бар) басқа, барлық қисық сызықты беттер сызықты болады, яғни бұл беттер горизонтальды жазықтықпен қиылысқанда түзу сызықтар түзіледі. Бұл түзу сызықтар —конода сызықтары, берілген фазалар горизонталының температурасында колдағы бар екеуінің құрамын қосатын сызықтар.

Егер берілген температурада корытпада үш фаза болса онда конодты үшбүрыш пайда болады, мұндай үшбүрыштың әрбір қабырғасы фазалардың екеуінің құрамын қосады, мүның үстіне қорытпа құрамы, ауырлық центрі ережесі бойынша, конодты үшбүрыштың ішінде жатуы тиіс.

Сұйық қорытпалардың құрамы кристалдану процесінде сұйық ликвидус беті бойынша өзгереді, не эвтектикалық реакциялары бар жүйелердегі екі ликвидус бетінің (қос эвтектика сызықтары) қиылысу сызықтары бойынша, не перитектикалық түрленулері бар жүйелердегі кос перитектика бойынша өзгереді.

Кристалдану процесінде қатты ерітінділердің құрамы не солидус беті бойынша, не аралық сызықты беттердің шекаралық сызықтары бойынша өзгереді. Жүйенің тек кеңістік моделін пайдаланып, кристалдану процесіндегі қанықпаған қатты ерітінділердің кұрамын дәл анықтауға болмайды.

Үш жүйелі фазалар диаграммасының негізгі типтері