14. Нақты металдардың құрылысын, кристалдық құрылымдағы ақауларды түсіндіріңіз

Нақты металдардың құрылысы. Кристалдық құрылымдағы ақаулар.

1.Нүктелік ақаулар.

2.Сызықтық ақаулар.

3.Дислокацияның қарапайым түрлері – аймақтық және бұрандалы.

Сұйық қорытпадан монокристалл өсіруге болады. Оларды көп жағдайда

лабораторияларда әртүрлі заттардың құрамын зерттеуге пайдаланады.

Қарапайым жағдайда алынған металдар мен қорытпалар көптеген кристалдардан тұрады,

яғни поликристалдық құрылысқа ие болады. Бұл кристалдар дән деп аталады. Олар белгілі

бір пішінде болмайды және кеңістікте әртүрлі бағытта орналасқан. Әр дән өзінің кристалдық

тордағы бағыты мен бағдарына ие болып, соның әсерінен нақты металдың құрылымы

орталанады және анизотропия құбылысы байқалмайды.

Нақты металдардың кристалдық торларында атомдардың арасындағы байланысты

бұзатын және металдардың құрамына әсер ететін әртүрлі ақаулар (жетілмегендер)

болады.Құрылымдық жетілмегендер келесідей бөлінеді:

●нүктелік – барлық үш өлшемде де кіші

●сызықтық – барлық екі өлшемде де кіші және үшіншіде қанша болмасын созылады

●беттік – бір өлшемде кіші.

Нүктелік ақаулар.

Кристалдық құрылымның көп тараған жетілмегендіктердің бірі – нүктелік ақаулар. Олар:

вакансия, дислокацияланған атомдар, қоспалар.(2.1.сур)

Вакансия (бос орын) – әртүрлі жағдайлардан пайда болған кристалдық тордың

түйіндерінде атомдардың болмауы. Атомдардың беткі қабаттан қоршаған ортаға немесе

тордың түйіндерінен бетіне өтуінен пайда болады (дән шекарасы, жарықшақтар т.б).

Пластикалық деформацияның әсерінен денелерді жоғары энергиялы атомдармен немесе ұсақ

бөлшектермен бомбалағанда пайда болады(циклотронда сәулелендіру немесе ядролық

реакторда нейтрондық сәулелендіру). Вакансия коцентрациясы белгілі дәреже де денелердің

температурасымен анықталады.Кристалда орналаса отырып, жалғыз вакансиялар кездесуі

мүмкін және дивакансияға бірігеді.Көп вакансиялардың жиналуы бос қуыс пен бос жердің

пайда болуына әкеп соғады.

Дислокацияланған атом – бұл тордың түйіндерінен шығатын және түйіндердің арасында

орналасқан атом. Вакансияға қарағанда дислокацияланған атомның концентрациясы аз.

Себебі, оның түзілуіне көп энергия қажет. Орын ауыстырған атомдардың орнында вакансия түзіледі.

Қоспалық атомдар әрқашан металда кездеседі. Сондықтан да тәжірибе жүзінде химиялық

таза металл алу мүмкін емес.Олар негізгі атомдардан үлкен немесе кіші өлшемде болуы

мүмкін және түйіндер арасында немесе тор түйіндерінде орналасады.

Нүктелік ақаулар тордың болмашы ғана бұзылуын тудырады. Ол денелердің

қасиеттерінің өзгеруін туғызуы мүмкін (электр өткізгіштік, магниттік қасиеттер) олардың

болуы диффузия процесін туғызады және фазалық түрленудің қатты күйде өтуіне әкеледі.

15. Негізгі фазалары талдаңыз (қоспалар, қатты ерітінділер, механикалық қоспалар)

Фаза деп жүйенің басқа бөліктерінен белгілі шекарамен шектелген біртекті бөлігін айтады. Фаза өз шекарасынан өткенде, оның қасиеті күрт өзгереді. Фазалар қатты, сұйық және газ түрінде болады. Мысалы, таза металл кристалданғанда, жүйеде екі: сұйық (балқытылған металл) және қатты (қатайған металдың түйірі) фаза болады.

Қоспа^[1] – бірнеше жай немесе күрделі заттаркүрделі заттардан]] құралатын жүйе. Мұндай қоспа физикалық, механикалық және химиялық (құраушы заттары әрекеттессе) деп аталады. Кез келген қоспаны физикалық әдістермен (тығыздықтарының, қату және қайнау температураларының, ерігіштігінің, магниттілігінің, т.б. физикалық қасиеттерінің айырмашылықтары арқылы) бөліп алуға болады. Мысалы, ағаш және темір ұнтақтарының қоспасы су мен магниттің көмегі арқылы ажыратылады. Сондай-ақ қоспа бір текті және әр текті болып бөлінеді. Бір текті қоспада кемі екі құрам бөлік (қанттың судағы ерітіндісі, т.б.), ал әр текті қоспада бір, екі не одан да көп құрам бөліктері болады.

Бірге кристалданған компоненттер қорытпалардың келесі түрлерін түзуі мүмкін: химиялыққосылыс,қатты ерітінді. механикалық қоспа.

Егер кристалдану кезінде екі компонентте өз кристалдық торларын сақтай алмай, басқа кристалдык тор құрса, онда химиялық қосылыс түзіледі.

Химиялық қосылыстар бір-біріне ұқсамайтын және құүрылымы мен- қасиеті жағынан біраз айырмашылығы бар элементтерден түзіледі. Химиялық қосылыстар құрайтын элементтердің атомдары белгілі бір қатынаста болады. Ол катынасты А В формуласымен көрсетуге болады. Бұл қосылыс оны түзейтін элементтердің кристалдық торынан өзгеше кристалдық тор құрады, сондықтан қасиеті бастапқы элементтерге қарағанда өзгеше, қаттылығы мен морттылығы және электр кедергісі жоғары, балқу температурасы тұрақты. Химиялық қосылысты көбінесе металдар мен металлоидтар түзейді. Мысалы, карбидтер. Металл мен көміртегінің химиялық қосылыстары (темір, хром карбидтері), нитридтер азотпен металдардың химиялық косылыстары (темір, алюминий нитридтері т.б.).

Егер кристалдану кезінде бір компонент өз кристалдық торын сақтап, ал екінші компонент өз кристалдық торын сақтай алмай, оның атомдары бөлек атомдар түрінде бірінші компоненттің кристалдық торында орналасса немесе бірінші компоненттің атомдарын алмастырса, қатты ерітінді түзіледі. Бірінші компонент еріткіш, ал екінші компонент еруші деп аталады. Ерігіш атомдардың еріткіш кристалл торында орналасу түріне байланысты ену қатты ерітіндісі. алмастыру қатты ерітіндісі немесе шегеруші катты ерітіндісі түзіледі.

Ену қатты ерітінділерінде ерігіш компонент атомдары еріткіш компоненттің кристалдық торының атомдарының аралық қуыстарында орналасады (3.1-сурет, а). Ал металдардың кристалдык торларында атомдар бір-біріне жакын орналасқандыктан, олардың арасына өлшемдері өте кіші атомдар ғана ене алады. Өлшемдері кіші атомдар сутегі, азот, көміртегі, бар және тағы да басқа кейбір элементтерде болады. Олар металдармен катты ену ерітіндісін түзеді. Бірақ бұл элементтердің атомдарының өлшемдері каншама кішкене болғанымен, бәрібір металдардың атомаралық куыстарынан үлкенірек болады. Сондықтан ену қатты ерітінділері түзілгенде, кристалдық тордың пішіні өзгеріңкіреп. онда кернеулер пайда болады. Сондықтан ену қатты ерітіндісінің концентрациясы өте төмен болады (1… 2 % шамасында).

Алмастыру қатты ерітінділерінде ерігіш компоненттің атомдары  негізгі металл атомдарының орындарында орналасады. (3.1-сурет, б) Бөтен атомдар еріткіш компоненттің атомдарын тордың кез келген жерінде алмастыруы мүмкін, сондықтан бұл ерітінділерді бейтәртіпті катты ерітінділер  деп атайды.

Егер корытпа — компоненттердің атомдары өлшемдерінің айыр-машылығы 8 %- дан аспаса, олар бір-бірінде ерігіштігі шексіз болатын алмастыру қатты ерітінділерін түзеді.

Мысалы, Сu -Ni, Со, Ni - т.б. Ал егер атом өлшемдерінің айырмашылығы 8…15% болса, онда бір-бірінде ерігіштігі шекті болатын алмастыру қатты ерітінділері түзіледі. Егер атом өлшемдерінің айырмашылығы 15% — дан асса, онда алмастыру қатты ерітіндісі түзілмейді.

Шегеруші қатты ерітінділер кейбір химиялык қосылыстар негізінде түзіледі. Мысалы, химиялық қосылысқа оның формуласының ішінде бар элемент қосылғанда. Бұл жағдайда қосылған элементтің атомдары қосынды торында қалыпты орнына орналасады, ал екінші компоненттің атомдары орналасатын орындар бос қалады. Шегеруші қатты ерітінділер Ni Аl химиялық қосылысқа алюминийді, титан карбидіне титанды қосып балқытқанда түзіледі.

Егер кристалдану кезінде біртекті атомдар арасындағы әсерлесу күші әртекті атомдар арасындағы әсерлесу күшінен көбірек болса, онда қорытпа кристалданғаннан кейін, таза металдардың түйіршіктерінен тұратын механикалық қоспа түзіледі. Әсерлесудің бұл түрі қорытпа түзетін металдардың қасиеттері арасындағы үлкен айырмашылық болғанда орын алады. Бұл жағдайда екі компонент те өз кристалдық торын сақтап қалады.

Механикалық қоспа екі металдан немесе қатты ерітінді мен химиялық қосылыстан түзілуі мүмкі.