موضوع : سیستم های فازی تبلور اولیه

توضیح: این فایل به صورت ورد و آماده ی چاپ می باشد

1ـ تبلور اوليه يا كريستاليزاسيون
اتمها درحالت بخار . مايع به شكل مرتب و منظمي در كنار هم قرار ندارند لذا اگر در اين حالت كريستالي ايجاد كنند ، آن كريستال داراي نظم مرتبي نخواهد بود . ولي چنانكه درجه حرارت مذاب بتدريج تا نقطه شروع انجماد كاهش يابد عناصر تشكيل دهنده مذاب شروع به تبلور مي كنند. اين متبلور شدن از دو مرحله تشكيل شده است:
1- جوانه زني           2- رشد بلور
البته در اين بحث نكته اصلي ما فعل و انفعالات تبلور انجماد فلزات و آلياژها از حالت مذاب ( مايع ) است .
1-1    جوانه زني و رشد جوانه ها
در هنگام كم شدن حرارت مذاب اول در نقاطي كه اتمها داراي حركت كندتر هستند دور هم تجمع مي كنند و ستونهاي واحد كريستالي بسيار كوچكي بنام جوانه ها (منطقه هاي اوليه ) را ايجاد مي كنند با كمتر شدن حرارت اتمهاي ديگري به اين جوانه ها پيوسته و باعث رشد آن مي گردد . به اين ترتيب شبكه هاي كريستالي حاصل مي شود . جوانه ها آنقدر و آنقدر رشد مي كنند كه بلورهاي ايجاد شده به مجاورت هم برسند .
شكل خارجي هر بلوري تحت تاثير بلورهاي ديگري كه آنرا احاطه كرده اند قرار مي گيرند و اين بلورها بعلت تغيير شكل خارجشان دانه ناميده مي شوند بنابراين دانه عبارت از كريستالي است كه داراي هر گونه شكل خارجي است ولي ساختمان اتمي درون آن بر اساس شبكه فضايي خاص آن فلز مي باشد تعداد و اندازه دانه ها تابع دو عامل است .
عامل اول سرعت جوانه زني و عامل دوم سرعت رشد جوانه مي باشد بنابراين هرچه سرعت رشد جوانه زني يا به عبارت ديگر تعداد جوانه ها بيشتر باشد تعداد دانه ها زيادتر ودر نتيجه اندازه آنها ريزتر خواهد بود .و به اين ترتيب مواد جامد كريستالي داراي بلورهاي زياتري خواهند بود كه به آنها پلي كريستال ( چند بلوري ) مي گويند هرچه سرعت رشد دانه ها كمتر باشد دانه هاي حاصله كوچكتر خواهد بود .
مرز دانه به علت داشتن تنش و اتمهاي قابل دسترس نسبت به خوردگي حساسيت بيشتري از بقيه محلهاي دانه از خود نشان مي دهد بطوريكه دراسيد و محلواهاي حك كننده حل مي شود و مي توان آنرا زير ميكروسكوپ به صورت خط تيره اي مشاهده كرد .
2- گرماي ذوب و گرماي انجماد
در درجه حرارت صفر مطلق ( 273 ـ درجه سانتي گراد ) اتمهاي يك ماده كريستالي بي حركت در محلهاي شبكة خود قرارگرفته اند( به اصطلاح يخ زده اند ) با بيشتر شدن حرارت اتمها در همان محل خود به ارتعاش در مي آيند و هر چه درجه حرارت بالاتر رود دامنه نوسان ارتعاشي اتمها افزايش مي يابد و به حد معيني كه رسيد دامنه نوسان اتمها بقدري زياد مي شوند كه انرژي شبكه غالب مي شود و شبكه درهم مي ريزد و بلور ذوب مي شود . بنابراين عمل ذوب شدن بعلت ضعيف شدن اتصالهايي است كه يونها ، اتمها و يا مولكولهارا باهم نگه مي دارد .
هر ماده براي ذوب شدن به مقدار معيني انرژي نياز دارد . اين مقدار انرژي را گرماي ذوب آن ماده مي نامند حرارت دادن دو نقطه نزديك به ذوب نه تنها باعث ارتعاشات حرارتي مي شود بلكه تعداد زيادي جاي خالي مثلاً در ساختمان كريستال متراكم به اندازه هايي رسيد كه باعث برهم خوردن هماهنگي و آرامش نسبي ( عدد هماهنگي ) شد در نتيجه نظم آرايشي اتمي از بين مي رود و يك بي نظمي يا آشوب بوجود مي آيد در درجه حرارت ذوب بي نظمي حاصل از ذوب حجم بسياري از مواد را افزايش مي دهد چون گرماي ذوب نمايانگر انرژي لازم جهت ايجاد بي نظمي در واحد كريستال ماده است و از آن بعنوان مقياس اندازه گيري استحكام پيوند اتمها استفاده مي شود .
گرماي انجماد = دماي تبلور= گرماي كريستاليزاسيون
هنگام تبديل حالت مايع به حالت جامد هميشه مقداري گرما يا به عبارتي انرژي حرارتي آزاد خواهد شد اين گرماي آزاد شده گرماي انجماد ناميده مي شود و برابر گرماي ذوب است .
در هنگام انجماد يك فلز از آغاز جوانه زني تا پايان انجماد حرارت فلز ثابت مي ماند .
در اين هنگام انجماد متناسب با مقدار مذاب گرما آزاد مي شود ( گرماي تبلور) كه از كاهش درجه حرارت جلوگيري مي نمايد. با ادامه انجماد از يك طرف كريستالها بوجود مي آيند و از طرف ديگر كريستالهاي موجود رشد مي كنند و مرتب از دماي جامد افزوده مي گردد تا بالاخره تمام فلز منجمد مي شود چون در داخل آن ديگر حرارت اضافي آزاد نمي گردد . درجه حرارت شروع به پايين آمدن مي كند مثلاً در مورد سرب اين دما 370 درجه است .
برعكس اگر بخواهيم سرب را از حالت جامد حرارت دهيم و به نقطة ذوب 32 درجه سانتي گراد برسد ، دراين حرارت بايد به سرب مقدار 23.9Jgr حرارت بدهيم تا اينكه تمامي سرب جامد بتواند بحالت مايع در آيد به همين جهت در به صورت خط افقي ( خط ثابت حرارت ) نمايش داده مي شود .
سيستمهاي فازي
فهرست مطالب
سيستمهاي فازي    1
1ـ تبلور اوليه يا كريستاليزاسيون    1
1-جوانه زني و رشد جوانه ها    1
2- گرماي ذوب و گرماي انجماد    3
3ـ حالات گوناگون يك عنصر    5
4ـ حالت فازها    6
ـ حالت نيمه پايدار    8
آلياژها (alloys)    9
تعريف:    10
1) محلولهاي جامد: solidsolution    10
(a محلول جامد جانشيني :(substitutional solid solution)    11
1ـ قانون شبكه :    11
2ـ قانون نسبت اندازه :    11
قانون ميل تركيبي شيميايي :    12
4) قانون نسبت ظرفيت    12
محلولهاي جامد جانشيني منظم :    13
شرط تشكيل ساختمان كاملاً منظم    14
a2 ) محلول جامد بين نشيني(Inter Stital Solid Solutions)    14
b ) تركيبات واسطه:  Intermediate Compounds)    17
فازهاي نيكل ـ ارسيد Ni-As    18
b2) تركيبات بين نشيني :    19
b3) تركيبات الكتروني (تركيبات همور وتاري (Hame-Rothery))    20
C) مخلوط مكانيكي :    22
2) نمودارهاي تعادل : (Equilibrium Diagrams)    23
2ـ1 منحني تبريد    24
2ـ2ـ انواع مختلف نمودارهاي در حال تعادل :    28
a) حلاليت كامل در حالتهاي مايع و جامد :    29