Главная | Случайная
Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Тақырып. Металдар жөніндегі жалпы мәліметтер




Металдық жылтыры бар өзіне тән иілімділік, жылу өткізгіштік және жоғарғы электр өткізгіштік қасиетке ие заттарды металдар деп атаймыз. Жоғарыда келтірілген қасиеттерге тек ғана таза металдар емес , сондай-ақ металл емес күрделі заттардан тұратын қосындылар, карбидтер,оксидтер және де металл қорытпалары деп аталатын, бір екі металдардан тұратын металдар қатарына жатқызылатын біртекті жүйелер де ие бола алады. Әлемдік тәжірибеде металдарды үлкен екі топқа бөліп қарайды, яғыни қара металдар және түсті металдар. Қара металдарға темір және оның қорытпалары шойындар, болаттар, ферроқорытпалар, ал түсті металдарға қалған металдар жатқызылады (Сu, А1, Мg, РЬ, Sn, TJ, Сг, NJ, Мо, Со и т.д.). Түсті металдардың ішінен көп тарағаны ол алюминий болып табылады. Қоршаған орта жағдайына байланысты (температур және қысым) металдар мен қорытпалар әртүрлі агрегаттық жағдайда блуы мүмкін (қатты, сұйық, газ тәрізді және плазмалық), олар бір-бірінен зат бөлшектерінің орналасу заңдылықтарына, бөлшектердің қозғалу сипатына және табиғи күш мәндеріне байланысты ерекшеленеді.

Металдар қатты агрегаттық жағдайда атом заттары заңды кеңістікте орналаса кристалдақ құрылымдарға ие, ал атом заттары заңды кеңістікте орналасса,олардың микро бөлшектері хаотикалық немесе аморфты түрде орналасады.(мысалы, металл шынылыры.) Қатты металдарда микро бөлшектердің мұндай тәртіппен орналасуы олардың кинетикалық энергиясын біршама жоғарылатады. Микробөлшектердің негізгі қозғалыс түрлері (атомодар, иондар) заттардың қарапайым табиғи жағдайында тербелмелі жылу қозғалысын тудырады.

Көбнесе металдың кристалдық құрылымдары қарапайым кристалл ұяшықтарынан тұратын кеңістікте кристалл атом торларын түзуімен сипатталады.

1.1-суретте материалдың кристалл торларының кеңістіктегі және жазықтықтағы орналасуы көрсетілген. Тор түйіндерінде атомдар орналасқан (иондар), олардың арасындағы байланыс сызықтармен көрсетілген. Төменде негізгі кристаллография туралы түсінік сипатталады.

1. Кристалдану теориясы. Металдардың сұйық күйден қатты күйге өту процесі кристалдану процесі деп аталады Д. К. Чернов кристалдану процесін екі кезеңге бөледі: 1) кристалдану орталығының пайда болуы; 2)кристалдану орталығынан кристалдардың жан-жаққа тарауы.

Табиғатта өздігінен жүретін барлық процестер системаның бос энергиясының кему жағына қарай жүреді. Өйткені бос энергия қоры аз болғандықтан, системаның жаңа күйі тұрақты деп есептеледі. Сұйық күйден қатты күйге өткенде металдың бос энергиясы кемиді.

а

Сурет 1.1 Металл кристалл торлары атомдарының өзара ретпен орналасу схемасы.а-жазықтықтағы көрніс, б-кеңістіктегі көрніс.

 

Кристалдану процесінің теория жүзінде анықталған температурасы мен нақты температурасының айырмасы (Тs — Тn) металдың суыну дәрежесідеп атайды. Кристалдың таралуының сызықтық жылдамдығы мен кристалдану орталығының саны металдың суыну дәрежесіне байланысты болады. Әдетте қалыптың ішкі беті мен металл емес қоспалар металл орталығының кристалдануына мүмкіндік береді.

2. Кристалдық түзілістердің формасы.Жоғарыда металдар белгілі геометриялық формасы бар кристалдық торлар жиынтығынан тұратындығын көрдік. Егер металдар дұрыс формалы кристалдық торлардан тұрса, олардың сынығынан дұрыс формалы кристалдарды көрер едік. Шынында, металл сынығында дұрыс формалы кристалдық торлар орнына кез келген формалы металл түйірлерін — кристаллиттерді — көреміз. Кристаллиттер дегеніміз—бұрыс формалы кристалдар. Кристалдану процесінде кристалдану орталығы бір жерде емес, балқыған металдың көп жерінде пайда болады. Кристалдану орталықтарынан кристалдар таралып, бір-біріне тірелген кезде сығылып, формасы өзгереді.

Кристалл формасы тарамдалған ағаш бүтақтары сияқты болып келуі де мүмкін. Мұндай кристалдар дендритдеп аталады. Дендрит («дендрон»)—«ағаш» деген грек сөзінен шыққан.

 

 

Сурет.1.2. Әртүрлі металдардың ұяшықтарының қарапайым түрлері.

а-көлемге центрленген куб, б-қабырғаға центрленген куб, в-гексагональды тығыз жинақталған куб.

Кристалдардың қарапыйым ұяшықтары– бұл металл атомдары құрлысын айқындайтын кристалдың аз мөлшердегі көлемі, яғыни олардың кезекпен жылжу бағыты толық кристалдар торын құрумен сипатталады.

Әртүрлі металдар атомдарының кристалдық ұяшықтыры олардың атомдарының орналасуына байланысты әр түрлі болады.

Кейбір металдардың кристалдық құрылымының өзгеруіне байланысты олардың атомдарында кристалдық тор түріндегі өзгерісі пайда болады және олар аллотропты немесе полиморфты өзгеру деп аталады.

3. Металдар аллотропиясы. Әдетте кейбір металдарға (Fе, Sп т. б) қатты күйінде әр түрлі температура аралықтарында түрлі кристалдық торлар тән. Бір ғана металдық бірнеше түрлі кристалдық торға ие болуы полиморфизм немесе аллотропия деп аталады. Суыну процесінде температура белгілі өту температурасына жеткеннен кейін металл өзінің бір модификациясынан екіншісіне өтеді.

Темір, қалайы, марганец, кобальт, титан сияқты элементтердің кристалдық торларының өзгеруі (түрі, периоды) қатаю температурасынан төмен температураға дейін суытылғаннан кейін жүреді. Аллотропиялық түр өзгеріс қатты күйде жүретіндіктен, оны металдың екінші рет кристалдануы деп атайды. Элементтердің түр өзгерістері гректің ɑ, β, γ, δ, сияқты әріптерімен белгіленеді.

Темір элементінің аллотропиялық түр өзгерістерін қарастырып көрелік (1.2-сурет). Темір өзінің балқу температурасынан (1539ºС) төмен, 2,9 А-ға тең көлемге центрленген куб торынантұрады (δ —Fе). 1410ºС температурадан төмен дельта-темір (δ — Fе) параметрі 3,63Аº қабырғаға центрленген куб тарлы гамма-темірге (γ — Fе) өзгереді. 910ºС температурада гамма-темір (γ — Fе) параметрі 2,86Аº көлемге центрленген куб торлы бэта-темірге (β — Fе) өзгереді.Ал 910º температурадан 768ºС-қа дейін темірдің құрылысында болатын өзгеріс байқалмайды.Бірақ 768ºС температурада бэта-темірдің (β — Fе) периоды шамалы өзгеріп, параметрі 2,88 Аº-ға тең альфа-темірге (ɑ — Fе) айналады. ɑ — Fе-дің магниттік қасиеті жоқ модификациясынβ — Fе дейміз. Металда магниттік қасиет тудыратын температураны Кюри нүктесі деп атайды. Темір үшін Кюри нүктесі 768ºС-қа тең. Металдың магниттік касиеттерінің өзгерісінің аллотропиялық өзгерістен айырмасы мынадай:

а)кристалдық тордық түрі (типі) өзгермейді;

б)гистерезис құбылысы байқалмайды;

в)өзгеріс секірмелі түрде емес, бір қалыпты жүреді;

г)металдық кейбір механикалық қасиеттері өзгермейді.

Металдардың аллотропиялық өзгерістері кристалдық тордың, ал магниттік өзгерісі атом электрондары күйініңөзгерісінебайланысты.

 

 

1.3-сурет.Темірдің алотропиялық түр өзгерістері.

 

?

2-тақырып.Қорытпалардың теориясы

Халық шаруашылығының, түрлі салаларында таза металдарға қарағанда қорытпалар жиі қолданылады. Қорытпа деп металдар немесе металл мен металлоидтардың әрекеттесуінен пайда болған, құрамы күрделі қосылыстарды айтады. Құрамындағы элементтерінің санына байланысты қорытпа екі, үш және одан да көп компонентті болуы мүмкін. Түрлі металдардың қорытпа түзгіштік қасиеттері әр түрлі. Қорытпалардың, таза металдарға қарағанда, мынадай артықшылықтары бар:

а) механикалық қаттылығы, серпімділігі, тұтқырлық коэффициенті, беріктік шегі т. б. жоғарылығы;

б) технологиялық қасиеттерінің (құю, қысым және жылу арқылы өңдеу т. б.) жоғарылығы;

в)таза металдарда кездеспейтін ерекше қасиеттерініңболуы;

г) қорытпалардың физика-химиялық қасиеттерін қалауымызша өзгертуімізге болатындығы.

Қорытпалар сұйық күйінде біртекті, бір фазалы болады, ал сұйық күйден қатты күйге өткенде олардың фаза саны өзгереді.

Кейде металдар сұйық күйінде бірі екіншісінде ерімейді. Мысалы, қорғасын мен темір, қорғасын мен мыс т. б. элементтердің қоспалары. Мұндай металдар сұйық күйінде бірі екіншісінде араласпай, меншікті салмағына байланысты қабат түзеді. Көптеген металдардың қоспаларының сұйық күйінде бірі екіншісінде ерігіштігі шекті болып келеді. Егер бір металдың қоспадағы концентрациясы сол металдың екінші металдағы ерігіштік шегінен асып кетсе, онда қоспа екі қабатқа (бөлікке) бөлінеді. Ерігіштігі шекті металдардың кристалдық торларының параметрлері мен балқу температураларының айырмашылығы әдетте көп болып келеді.

Құйма қатайған кезде оның құрамындағы компоненттері бір-бірімен әрекеттесіп, екі немесе бірнеше фазадан тұратынқатты ертінді, химиялық қосылыс және механикалық қоспа түзеді.

Қатты ертінділер. Көптеген металл қоспалары сұйық күйінде бірі екіншісінде еріп, сұйық ертінді түзеді. Металдар бірі екіншісінде тек сұйық күйінде ғана емес, қатты күйінде де еріп, қатты ертінді түзеді. Қатты ертіндіде қорытпа компоненттерінің бірі өзінің кристалдық торын сақтайды, ал екіншісінің кристалдық торы бұзылады. Бірінші компонент — еріткіш, екіншісі — ерігіш, ал пайда болған қорытпа қатты ертінді деп аталады. Егер қорытпа компоненттерінің кристалдық торлары бір типтес және олар бірі екіншісінде шексіз еритін болса, онда қорытпа құрамында мөлшері 50%-тен артық болатын компонент ерігіш деп аталады. Бірі екіншісінде шексіз еритін компоненттердің кристалдық торлары типтес болады және шексіз қатты ертінді олардың параметрлерінің арасындағы айырмашылық 8%-тен аспаған жағдайда түзіледі. Қорытпадағы металл атомдарының кристалдық тордағы орналасуына байланысты қатты ертінділер алмасушы, енуші, шегеруші ертінділері болып негізгі үш түрге бөлінеді. Шегеруші қатты ертіндісі сирек кездесетін болғандықтан оны қарастырмаймыз. Алмасушы қатты ертіндісінде, ерігіш элементтің атомдары еріткіш элементтің кристалдық торындағы атомдардың орнын басады. Мұндай қатты ертінділер компоненттері бірі екіншісінде шекті және шексіз еруі мүмкін.

Енуші қатты ертіндісІнде ерігіш элементтін. атомдары ерІт-кіш элементтің атомдарының кристалдық торының ІшІне орна-ласады, яғни ішіне енеді.

Егер корытпа компоненттерініңкристалдық торларының параметр- леріндегі айырмашылық 8%-тен аспаса, компоненттерінің бірінің екіншісінде ерігіштігі шексіз болады, яғни алмасушы қатты ертінді, ал айырмашылық 8—15% болса, онда компоненттерінің бірінің екіншісіндегі ерігіштігі шекті, яғни енуші қатты ертінді түзіледі; 15%-тен асып кетсе, қатты ерітінді түзілмейді.

Химиялық қосылыс. Кристалдық торларының түрлері бірі-біріне ұқсамайтын және торларының параметрлерінің айырмашылығы үлкен элементтер химиялық қосылыс түзеді. Бұлқосылыстар қорытпа компоненттерінің қатынасы белгілі мөлшерге жеткенде түзіледі. Әдетте, мұндай қосылысты Д. И. Менделеевтің периодтық системасындағы бір-бірінен алшақ жатқан элементтер немесе кристалдық торлары мен тор параметрі әр түрлі, бірі-біріне жақын жатқан элементтер түзеді. Көбінесе химиялық қосылысты металдар мен металлоидтар түзеді. Мысалы, карбидтер — металл мен көміртегінің химиялық қосылыстары (темір, хром карбидтері), нитридтер — азот пен металдардың химиялық қосылыстары (темір, алюминий нитридтері т. б.).

Әдетте химиялыққосылыстың физика-химиялық қасиеттері оларды құраушы компоненттердің физика-химиялық қасиеттерінен тіпті өзгеше болып келеді (қаттылығы, марттығы, электркедергісі жоғары болады. Себебі химиялық қосылыс нәтижесінде күрделі жаңа кристалдық тор түзіледі.

Механикалық қоспа. Егер қорытпаның компоненттері балқыған күйде бірі екіншісінде шексіз еріп, қатты күйде өз араерімесе, онда корытпа қатайғанда механикалыққоспа (эвтектика) құрайды. Механикалық қоспада компоненттер өз кристалдық торларын өзгертпей сақтайды. Механикалық қоспа тазакомпоненттерден, қатты ертінділерден, химиялық қосылыстардан т. б. тұруы мүмкін. Егер қорытпа компоненттерінің кристал-дық торларының параметрлеріндегі айырмашылық 15%-тенасып кетсе, онда мұндай қорытпа қатайғанда механикалық коспа құрайды.

vikidalka.ru - 2015-2018 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных