Giáo trình hướng dẫn phân tích cấu tạo mạng tinh thể lý tưởng của kim loại nguyên chất p7

Chia sẻ: Dgdf Ouio | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

56
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cần lưu ý rằng bậc tự do là những số nguyên và không âm và số pha cực đại của một hệ chỉ có thể lớn hơn số cấu tử của nó một đơn vị (PMAX = C + 1), nó giúp cho việc xác định số pha của một hệ hợp kim dễ dàng. Ví dụ : - Khi F = 1 tức la ìchỉ có một yếu tố có thể thay đổi được (nhiệt độ hay thành phần), lúc này số pha bằng số cấu tử.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình hướng dẫn phân tích cấu tạo mạng tinh thể lý tưởng của kim loại nguyên chất p7

Cáön læu yï ràòng báûc tæû do laì nhæîng säú nguyãn vaì khäng ám vaì säú pha cæûc âaûi cuía mäüt hãû chè coï thãø låïn hån säú cáúu tæí cuía noï mäüt âån vë (PMAX = C + 1), noï giuïp cho viãûc xaïc âënh säú pha cuía mäüt hãû håüp kim dãù daìng. Vê duû : - Khi F = 1 tæïc la ìchè coï mäüt yãúu täú coï thãø thay âäøi âæåüc (nhiãût âäü hay thaình pháön), luïc naìy säú pha bàòng säú cáúu tæí. - Khi F = 2 coï hai yãúu täú thay âäøi âæåüc cuìng mäüt luïc, säú pha bàòng säú cáúu tæí træì âi 1. 1.4.2.Cáúu taûo cuía giaín âäö pha vaì cäng duûng : 1-Cáúu taûo cuía giaín âäö pha : Giaín âäö pha cuía mäüt hãû håüp kim (coìn goüi laì giaín âäö traûng thaïi, cán bàòng) biãøu thë mäúi quan hãû giæîa nhiãût âäü, thaình pháön vaì säú læåüng pha åí traûng thaïi cán bàòng. Caïc hãû håüp kim khaïc nhau coï giaín âäö pha khaïc nhau. Giaín âäö pha âæåüc xáy dæûng bàòng thæûc nghiãûm. Hiãûn taûi ngæåìi ta âaî xáy dæûng háöu hãút giaín âäö pha hai cáúu tæí, ba cáúu tæí cuía caïc hãû thæåìng gàûp. a - Giaín âäö pha mäüt cáúu tæí : Hãû mäüt cáúu tæí khäng coï sæû biãún âäøi vãö thaình pháön hoïa hoüc nãn chè coï mäüt truûc, trãn âoï ngæåìi ta ghi caïc nhiãût âäü noïng chaíy, nhiãût âäü chuyãøn biãún pha. L(loíng) 1539 -Fe(A2) Nhiãût âäü, 0C Nhiãût âäü -Fe(A1) C D 911 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 -Fe(A2) A B Hçnh 1.24- Giaín âäö pha cuía sàõt Hçnh 1.25- Hãû truûc cuía giaín âäö pha 2 cáúu tæí í b - Giaín âäö pha hai cáúu tæí : Giaín âäö pha cuía hãû hai cáúu tæí gäöm hai truûc : truûc tung biãøu diãùn nhiãût âäü, truûc hoaình biãøu diãùn thaình pháön hoïa hoüc (thæåìng theo % khäúi læåüng). Trong hãû truûc âoï ngæåìi ta veî caïc âæåìng phán chia giaín âäö thaình caïc khu væûc coï täø chæïc vaì pha giäúng nhau. Caïc âiãøm trãn âæåìng nàòm ngang biãøu thë cho caïc håüp kim coï thaình pháön khaïc nhau nhæng åí cuìng mäüt nhiãût âäü. Âi tæì traïi qua phaíi tyí lãû cáúu tæí B tàng dáön lãn, cáúu tæí A giaím âi vaì ngæåüc laûi. Caïc âiãøm nàòm trãn âæåìng thàóng âæïng biãøu thë cho mäüt håüp kim coï thaình pháön xaïc âënh nhæng åí caïc nhiãût âäü khaïc nhau. Nãúu håüp kim coï hai pha thç âiãøm biãøu diãùn cuía chuïng phaíi nàòm vãö hai phêa âäúi diãûn våïi âiãøm biãøu diãùn håüp kim. 31
2-Cäng duûng cuía giaín âäö pha : Giaín âäö pha cuía håüp kim hai cáúu tæí coï cäng duûng ráút låïn trong thæûc tãú. Tæì giaín âäö pha coï thãø xaïc âënh âæåüc : - Cáúu taûo pha cuía hãû håüp kim taûi caïc nhiãût âäü vaì thaình pháön khaïc nhau. Tæì cáúu taûo pha ta coï thãø suy âoaïn tinh cháút cuía tæìng håüp kim cuû thãø. - Thaình pháön vaì tyí lãû caïc pha cuía håüp kim bàòng quy tàõc âoìn báøy : Tæì ba âiãøm biãøu diãùn håüp kim (thaình pháön vaì hai pha) taûo ra hai âoaûn thàóng maì âäü daìi maì âäü daìi cuía mäùi âoaûn biãøu thë tyí lãû cuía pha âäúi diãûn trong håüp kim. Cuû thãø nhæ sau : Læåüng pha traïi Âäü daìi âoaûn thàóng phaíi ------------------------ = ------------------------------- Læåüng pha phaíi Âäü daìi âoaûn thàóng traïi - Nhiãût âäü chaíy, nhiãût âäü chuyãøn biãún pha cuía caïc håüp kim, tæì âoï xaïc âënh âæåüc nhiãût âäü reìn, caïn, âuïc... - Caïc chuyãún biãún pha, dæû âoaïn âæåüc caïc täø chæïc taûo thaình åí traûng thaïi khäng cán bàòng... 1.4.3.Giaín âäö pha håüp kim hai cáúu tæí khäng coï âa hçnh : 1-Giaín âäö pha hai cáúu tæí khäng hoìa tan vaìo nhau, khäng taûo thaình pha trung gian (giaín âäö loaûi 1) : Säú cáúu tæí : A vaì B (C = 2) Caïc pha coï thãø taûo thaình : loíng (L) hoìa tan vä haûn cuía A vaì B, A vaì B. Säú pha låïn nháút PMAX = 3 AEB laì âæåìng loíng : taûi nhiãût âäü æïng våïi âæåìng loíng håüp kim bàõt âáöu kãút tinh. ÅÍ cao hån âæåìng loíng håüp kim hoaìn toaìn åí traûng thaïi loíng. CED laì âæåìng âàûc : taûi nhiãût âäü æïng våïi âæåìng âàûc håüp kim loíng kãút thuïc kãút tinh. Tháúp hån nhiãût âäü naìy håüp kim åí traûng thaïi ràõn. Trong khoaíng nhiãût âäü giæîa âæåìng loíng vaì âæåìng âàûc laì quaï trçnh noïng chaíy hay kãút tinh cuía håüp kim, täön taûi âäöng thåìi caí pha ràõn vaì loíng. Våïi loaûi giaín âäö naìy CED coìn goüi laì âæåìng cuìng tinh. E goüi laì âiãøm cuìng tinh (eutectic). Caïc håüp kim coï thaình pháön nàòm bãn traïi âiãøm E goüi laì håüp kim træåïc cuìng tinh (hypoeutectic). Caïc håüp kim coï thaình pháön nàòm bãn phaíi âiãøm E goüi laì håüp kim sau cuìng tinh (hypereutectic). Håüp kim coï thaình pháön taûi E goüi laì håüp kim cuìng tinh. Trong thæûc tãú hãû Pb - Sb thuäüc loaûi giaín âäö naìy. a - Quaï trçnh kãút tinh cuía håüp kim træåïc cuìng tinh : - ÅÍ cao hån nhiãût âäü æïng våïi âiãøm 0 : håüp kim hoaìn toaìn åí traûng thaïi loíng (L). - Laìm nguäüi tæì 0 âãún 1: âáy laì quaï trçnh nguäüi cuía håüp kim loíng (L ). - Taûi nhiãût âäü æïng våïi âiãøm 1: tæì håüp kim loíng kãút tinh ra tinh thãø A (thaình pháön taûi1’) - Laìm nguäüi tæì 1 âãún 2 : tinh thãø A sinh ra ngaìy caìng nhiãöu, håüp kim loíng caìng ngaìy caìng êt âi vaì thaình pháön cuía noï biãún âäøi theo âæåìng tæì 1 E (giaìu B hån). -Taûi nhiãût âäü æïng våïi âiãøm 2 : pháön håüp kim loíng cuäúi cuìng coï thaình pháön taûi E seî kãút tinh âäöng thåìi ra A vaì B cuìng mäüt luïc, täø chæïc naìy goüi laì täø chæïc cuìng tinh. Quaï trçnh naìy goüi laì chuyãøn biãún cuìng tinh (eutectic), xaíy ra taûi nhiãût âäü khäng thay âäøi. (A + B) t0 = const LE 32
0 1 1’ 2 3 Hçnh1.26 -Giaín âäö pha loaûi 1, daûng täøng quaït (a), hãû Pb-Sb (b) - Laìm nguäüi tæì 2 âãún 3 laì quaï trçnh nguäüi cuía håüp kim ràõõn, khäng xaíy ra chuyãøn biãú biãún naìo khaïc. Täø chæïc nháûn âæåüc åí nhiãût âäü thæåìng laì A + (A +B). Caïc tinh thãø A kãút tinh ra træåïc coï kêch thæåïc thä to hån cuìng tinh (A + B). b - Quaï trçnh kãút tinh cuía håüp kim sau cuìng tinh : - Quaï trçnh kãút tinh cuía håüp kim sau cuìng tinh hoaìn toaìn giäúng nhæ håüp kim træåïc Quaï cuìng tinh, nhæng chè khaïc laì tæì håüp kim loíng seî kãút tinh ra tinh thãø B træåïc vaì pháön loíng coìn laûi seî ngheìo B âi khi nhiãût âäü tiãúp tuûc giaím xuäúng. - Täø chæïc nháûn âæåüc åí nhiãût âäü thæåìng laì B + (A + B). c - Quaï trçnh kãút tinh cuía håüp kim cuìng tinh Håüp kim naìy coï thaình pháön æïng våïi âiãøm E. Khi laìm nguäüi âãún nhiãût âäü æïng våïi æï âiãøm E håüp kim loíng seî kãút tinh âäöng thåìi ra (A + B) cuìng mäüt luïc vaì saín pháøm cuäúi cuìng laì cuìng tinh (A + B). Nháûn xeït : Caïc håüp kim coï giaín âäö loaûi 1 kãút tinh theo thæï tæû sau : træåïc tiãn pha loíng kãút tinh ra mäüt trong hai cáúu tæí nguyãn cháút træåïc, laìm cho pha loíng ngheìo cáúu tæí naìy vaì biãún âäøi thaình pháön âãún âiãøm cuìng tinh E. Âãún âáy pha loíng coìn laûi seî kãút tinh ra hai cáúu tæí cuìng mäüt luïc. d - Tam giaïc Tam man : Trong caïc hãû håüp kim coï giaín âäö loaûi 1 ta veî thãm mäüt tam giaïc phuû âãø xaïc âënh tyí lãû cuía täø chæïc cuìng tinh cuîng nhæ caïc cáúu tæí nguyãn cháút mäüt caïch dãù daìng æïng våïi caïc thaình pháön khaïc nhau. Tam giaïc naìy goüi laì tam giaïc Tam - man (do Tam - man ngæåìi Âæïc âæa ra). Taûi âiãøm E täø chæïc cuìng tinh chiãúm 100%. Ta coi âoaûn EF bàòng 100% (A + B), vç váûy caïc âæåìng song song våïi EF seî chè ra tè lãû cuía täø chæïc cuìng tinh tæång æïng trong caïc håüp kim. Tæång tæû nhæ váûy ta hoaìn toaìn coï thãø xaïc âënh tyí lãû caïc cáúu tæí A vaì B tæång æïng trong caïc håüp kim. e - Thiãn têch vuìng : Caï Caïc håüp kim coï giaín âäö loaûi 1 thæåìng xaíy ra thiãn têch vuìng khi kãút tinh, âàûc biãût laì khi laìm nguäüi cháûm (thiãn têch vuìng laì sæû khaïc nhau vãö thaình pháön hoïa hoüc giæîa caïc vuìng khaïc nhau cuía váût âuïc) 33
. Vê duû : Hãû håüp kim Pb - Sb nãúu chç kãút tinh ra træåïc noï seî chçm xuäúng âaïy khuän âuïc ( = 11,34 g/cm2). Stibi nãúu kãút tinh ra træåïc thç noï seî näøi lãn trãn( = 6,69g/cm2). Do váûy phêa trãn váût âuïc giaìu Sb, phêa dæåïi giaìu Pb. Tuy nhiãn hiãûn tæåüng thiãn têch vuìng coï thãø khàõc phuûc âæåüc bàòng caïch laìm nguäüi tháût nhanh âãø khäng këp xaíy ra hiãûn tæåüng chçm näøi cuía caïc tinh thãø hay cho vaìo håüp kim loíng mäüt cháút âàûc biãût noï seî taûo ra bäü khung xæång træåïc (tyí troüng håüp kim loíng), chuïng lå læíng trong håüp kim loíng ngàn caín quaï trçnh thiãn têch. E A B F Hçnh1.27 - Tam giaïc Tamman 2-Giaín âäö pha hai cáúu tæí hoaìn toaìn hoìa tan vaìo nhau, khäng taûo thaình pha trung gian (giaín âäö loüai 2) : Säú cáúu tæí : A vaì B (C = 2) Säú pha coï thãø taûo thaình : håüp kim loíng hoìa tan vä haûn cuía A vaì B, dung dëch ràõn hoìa tan vä haûn cuía A vaì B laì (P max = 2). Âæåìng AmB goüi laì âæåìng loíng, âæåìng AnB goüi laì âæåìng âàûc. Hãû Cu - Ni coï giaín âäö loaûi naìy. 0 1 2’ 1’ 2 3 Hçnh1.28-Giaín âäö pha loaûi 2, daûng täøng quaït (a), hãû Cu-Ni (b) a - Xeït quaï trçnh kãút tinh cuía mäüt håüp kim cuû thãø (håüp kim 1) - Taûi nhiãût âäü æïng våïi 0 håüp kim täön taûi åí traûng thaïi loíng. 34
- Laìm nguäüi tæì 0 - 1 : quaï trçnh nguäüi cuía håüp kim loíng. - Taûi nhiãût âäü æïng våïi âiãøm 1 tæì håüp kim loíng kãút tinh ra dung dëch ràõn hoìa tan vä haûn cuía A vaì B laì . - Laìm nguäüi trong khoaíng nhiãût âäü tæì 1 âãún âiãøm 2 dung dëch ràõn sinh ra ngaìy caìng nhiãöu, thaình pháön hoïa hoüc cuía noï biãún âäøi theo âæåìng tæì 1 - 2', håüp kim loíng ngaìy caìng êt âi vaì thaình pháön hoïa hoüc biãún âäøi tæì 1' - 2. - Taûi nhiãût âäü æïng våïi âiãøm 2 håüp kim loíng hãút. - Laìm nguäüi tæì 2 - 3 laì quaï trçnh nguäüi cuía dung dëch ràõn . Nháûn xeït : Caïc håüp kim coï giaín âäö loaûi 2 coï quy luáût kãút tinh nhæ sau : nãúu ta láúy âån vë laì cáúu tæí coï nhiãût âäü noïng chaíy cao hån thç âáöu tiãn tæì håüp kim loíng kãút tinh ra dung dëch ràõn giaìu cáúu tæí naìy hån, do váûy pha loíng coìn laûi seî ngheìo cáúu tæí naìy âi. Nhæng nãúu laìm nguäüi cháûm thç dung dëch ràõn taûo thaình biãún âäøi thaình pháön theo hæåïng ngheìo cáúu tæí naìy vaì cuäúi cuìng âaût thaình pháön håüp kim. b - Thiãn têch nhaïnh cáy (thiãn têch trong baín thán haût): Håüp kim coï giaín âäö loaûi 2 khi kãút tinh taûi mäùi nhiãût âäü khaïc nhau, thaình pháön hoïa hoüc cuía dung dëch ràôn cuîng khaïc nhau. Do âoïú bàòng caïch laìm nguäüi thäng thæåìng (nguäüi nhanh) haût kim loaûi âuïc taûo thaình seî khäng âäöng nháút vãö thaình pháön hoïa hoüc. Hiãûn tæåüng naìy goüi laì thiãn têch nhaïnh cáy (hay thiãn têch trong baín thán haût). Khàõc phuûc bàòng caïch laìm nguäüi cháûm hay uí khuãúch taïn sau khi âuïc. 3-Giaín âäö pha hai cáúu tæí hoìa tan coï haûn vaìo nhau, khäng taûo thaình pha trung gian (giaín âäö loaûi 3) : Säú cáu tæí : A vaì B (C = 2) ú Säú pha coï thãø taûo thaình : ( PMax = 3) Håüp kim loíng hoìa tan vä haûn cuía A vaì B - dung dëch ràõn cuía B hoìa tan coï haûn trong cáúu tæí A, A(B) - dung dëch ràõn cuía A hoìa tan coï haûn trong cáúu tæí B, B(A) Âæåìng AEB laì âæåìng loíng, ACDB laì âæåìng âàûc, CED laì âæåìng cuìng tinh. CF laì âæåìng giåïi haûn hoìa tan cuía B trong cáúu tæí A åí traûng thaïi ràõn, DG laì âæåìng giåïi haûn hoìa tan cuía A trong B åí traûng thaïi ràõn. Âiãøm E laì âiãøm cuìng tinh. Hãû håüp kim Ag - Cu vaì Pb - Sn coï giaín âäö loaûi naìy. Cuîng tæång tæû nhæ giaín âäö loaûi 1, nhiãût âäü chaíy cuía cáúu tæí báút kyì seî giaím âi nãúu âaî âæåüc thãm cáúu tæí thæï hai vaìo. Giaín âäö loüai 3 gäöm nhæ täøng håüp cuía hai giaín âäö loaûi 1 vaì loaûi 2. Coï thãø chia caïc håüp kim cuía hãû thaình ba nhoïm sau : a- Nhoïm chæïa ráút êt cáúu tæí thæï hai (coï thaình pháön nàòm bãn traïi F vaì bãn phaíi G), quaï trçnh kãút tinh giäúng giaín âäö loaûi 2, saín pháøm nháûn âæåüc laì dung dëch ràõn vaì . b - Nhoïm chæïa mäüt læåüng haûn chãú cáúu tæí thæï 2 (thaình pháön nàòm trong khoaíng F C' vaì G D'), ban âáöu kãút tinh ra dung dëch ràõn, nhæng khi nhiãût âäü tiãúp tuûc giaím âi tháúp hån âæåìng CF vaì DG thç do læåüng cáúu tæí hoìa tan laì quaï baîo hoìa nãn tiãút ra læåüng cáúu tæí thæìa dæåïi daûng dung dëch ràõn thæï cáúp ( thæìa B tiãút ra II, thæìa A tiãút ra II). Ta xeït quaï trçnh kãút tinh cuía håüp kim I : 35