Elm və sənətkarliğin birləşməsinin baş verdiyi metallurgiya səltənətində çoxdan tədqiqatçilari və mühəndisləri çaş-baş salan valehedici bir fenomen var. Bu, ərintilərdə mükəmməl kristal strukturlarin axtarişidir, qeyri-adi imkanlar dünyasinin kilidini açmaq üçün açari özündə saxlayan axtarişdir.
Materiallarin möhkəmliyini və davamliliğini artirmaqdan tutmuş qurma və yaratma üsulumuzda inqilab etməyə qədər, bu qüsursuz tənzimləmələrin sirlərini açmaq üçün aktualliq heç vaxt bu qədər vacib olmamişdir.
Mümkün olduğunu düşündüyümüz şeylərin sərhədlərinin geniş şəkildə açilmaq üzrə olduğu mükəmməl kristallarin heyranedici səltənətinə səyahət üçün özünüzü hazirlayin.
Ərintilərdə mükəmməl kristal quruluş nədir?
Ərintilərdəki mükəmməl kristal quruluş heç bir qüsur və ya çirkləri olmayan kristal quruluşa aiddir. Metallurgiyada vacibdir, çünki materialin fiziki və mexaniki xüsusiyyətlərinə təsir göstərir.
Kristal quruluş və simmetriya parçalanma, elektron lent quruluşu və optik şəffafliq kimi bir çox fiziki xüsusiyyətlərin müəyyən edilməsində mühüm rol oynayir.
Kristal quruluşun atom düzülüşü materialin möhkəmliyini, çevikliyini və möhkəmliyini müəyyən edir.
Mükəmməl bir kristal quruluş, artan güc və çeviklik, eləcə də təkmilləşdirilmiş korroziya müqaviməti kimi təkmilləşdirilmiş mexaniki xüsusiyyətlərə səbəb ola bilər.
Bu necə işləyir?
Mükəmməl kristal quruluşlar ərintilərin mexaniki xüsusiyyətlərinə bir neçə yolla kömək edir. Alaşimlama metali daha möhkəm edir. Bir ərinti əmələ gəldikdə, müxtəlif elementlərin atomlari saf elementlərin kristal quruluşundan fərqli bir kristal quruluşda düzülür.
Bu kristal quruluşda atomlarin fərqli düzülüşü ola bilər ki, bu da ərintinin mexaniki xüsusiyyətlərinin dəyişməsinə səbəb ola bilər.
Məsələn, dəmirə karbon əlavə etməklə, saf dəmirdən daha möhkəm olan polad əmələ gələ bilər.
Metalin kristal quruluşu onun xüsusiyyətlərini müəyyən edir. Metalin kristal quruluşu onun gücünə, çevikliyinə, möhkəmliyinə və digər mexaniki xüsusiyyətlərinə təsir göstərə bilər. Məsələn, alüminium və mis kimi üz mərkəzli kub (FCC) kristal quruluşlu metallar, dəmir və volfram kimi bədən mərkəzli kub (BCC) kristal quruluşlu metallardan ümumiyyətlə daha çevikdir.
Kristal qəfəsdəki dislokasiyalar yerli gərginlik sahələri ilə əlaqəli olan xətt qüsurlaridir. Dislokasiyalar mükəmməl kristal quruluşu üçün lazim olandan daha az gərginlikdə kəsilməyə imkan verir. Yerli gərginlik sahələri dislokasiyalar arasinda qarşiliqli təsirlərə səbəb olur, bu da gərginliyin sərtləşməsi və ya soyuq işləmə ilə nəticələnir.
Gərginliyin sərtləşməsi metalin gücünü artira bilər, lakin onun elastikliyini də azalda bilər.
Taxil sərhədləri material vasitəsilə dislokasiyalarin hərəkətini pozur, buna görə də kristallit ölçüsünü azaltmaq Hall-Petch münasibətində təsvir olunduğu kimi gücü artirmaq üçün ümumi bir yoldur. Hall-Petch əlaqəsi bildirir ki, metalin möhkəmliyi onun taxillarinin ölçüsü azaldiqca artir.
Bunun səbəbi, kiçik taxillarin daha çox taxil sərhədləri deməkdir ki, bu da dislokasiyalarin hərəkətinə mane ola bilər və metalin gücünü artira bilər.
Dislokasiyalar və taxil sərhədləri bir ərintinin mexaniki xüsusiyyətlərinə də təsir edə bilər.
Ərintilərdə mükəmməl kristal strukturlarin formalaşmasina təsir edən amillərə aşağidakilar daxildir:
- Tərkibi: ərintinin tərkibi əmələ gələn kristal quruluşa təsir göstərir. Mükəmməl nizamli binar kristallar aşaği temperaturda əksər ərintilərdə yayilmişdir.
- Atom qablaşdirma faktoru (APF): APF, kristal quruluşda eyni kürələrin doldurduğu məkanin nisbətidir. Atomlarin qablaşdirilmasi nə qədər yaxindirsa, kristal quruluşu bir o qədər sabitdir.
- Qüsurlar: Həqiqi kristallar yuxarida təsvir edilən ideal tənzimləmələrdə qüsurlar və ya nizamsizliqlara malikdir və kristal strukturunun bir çox xüsusiyyətlərini tənqidi şəkildə müəyyən edən bu qüsurlardir. Qüsurlar çirklər, əskik və ya yersiz atomlar və ya ionlar və ya xarici stress nəticəsində yarana bilər.
- Taxil sərhədləri: Taxil sərhədləri materialin elektrik və istilik keçiriciliyini azaltmağa meylli olan kristal quruluşun qüsurlaridir. Onlar həmçinin metallarin möhkəmlik və çeviklik kimi bir çox mexaniki xassələri üçün vacibdir.
- Soyutma dərəcəsi: Bir ərintinin soyuma sürəti əmələ gələn kristal quruluşa təsir göstərir. Sürətli soyutma şüşəvari metallarin əmələ gəlməsinə, yavaş soyutma isə daha çox qüsurlu iri kristallarin əmələ gəlməsinə səbəb ola bilər.
Metallar və ərintilər güclü kristallaşma meylinə malik olduğundan, əksər növ ərintilərdə mükəmməl kristal strukturlara nail olmaq olar. Bununla belə, ərintilərdə mükəmməl kristal quruluşlara nail olmaq üçün xüsusi tələblər var.
Məsələn, bəzi cüt elementlər aşaği temperaturda mükəmməl nizamli metal kristallar olan ərintilər əmələ gətirir.
Metallarin və ərintilərin kristal quruluşu yüksək simmetrik və six yiğilmiş atom düzülüşü ilə müəyyən edilir.
Metallarda və ərintilərdə ən çox yayilmiş kristal quruluşlar bədən mərkəzli kub (BCC), üz mərkəzli kub (FCC) və altibucaqli six paketlənmişdir (HCP).
Metal bağin qeyri-istiqamətli təbiəti bu yüksək simmetrik six yiğilmiş strukturlarla nəticələnir.
Ərintilərdə mükəmməl kristal strukturlari təhlil etmək və xarakterizə etmək üçün tədqiqatçilar və mühəndislər səpilmə təcrübələri, rentgen şüalarinin difraksiyasi (XRD), elektronlarin geri səpilməsi (EBSD), Rietveld analizi, Williamson-Hall (WH) analiz metodu, o cümlədən müxtəlif üsullardan istifadə edirlər. Və elektron sixliği domen nəzəriyyəsi.
Bu üsullar ərintilərin kristal quruluşunu, qəfəs parametrlərini, faza miqdarini, kristallitin ölçüsünü, qəfəs gərginliyini və digər xüsusiyyətlərini təyin etməyə kömək edir.
Mükəmməl kristal strukturlardaki qüsurlari və qüsurlari öyrənmək üçün istifadə olunan bir neçə eksperimental üsul var. Birbaşa üsullardan biri də kristal qəfəsdəki atomlar arasindaki məsafə olan qəfəs sabitinin dəyişməsinin ölçülməsidir.
Digər üsullara rentgen şüalarinin difraksiyasi, ötürücü elektron mikroskopiyasi və pozitron annihilyasiya spektroskopiyasi daxildir.
Bu üsullar nöqtə qüsurlari, xətt qüsurlari, planar qüsurlar və toplu qüsurlar kimi müxtəlif qüsur növlərini müəyyən etməyə kömək edə bilər.
Sixliq funksional nəzəriyyəsinə əsaslanan birinci prinsiplərin hesablamalari kimi hesablama üsullari da metal ərintilərindəki qüsurlarin enerjilərini və elektron strukturlarini dəqiq təsvir edə bilər.
Mükəmməl kristal quruluşlar ərintilərin elektrik və istilik keçiriciliyinə əhəmiyyətli təsir göstərə bilər. Mükəmməl kristal quruluşlar, elektronlarin axinina mane ola biləcək qüsurlarin və çirklərin sayini azaltmaqla ərintilərin elektrik keçiriciliyini artira bilər.
Onlar həmçinin bərk maddələrdə istiliyin ötürülməsindən məsul olan fononlarin axinina mane ola biləcək qüsurlarin və çirklərin sayini azaltmaqla ərintilərin istilik keçiriciliyini artira bilərlər.
Ərintilərdəki mükəmməl kristal strukturlar materialşünasliq, optika və elektronika və turbin biçaqlari da daxil olmaqla müxtəlif sənaye sahələrində praktik tətbiqlərə malikdir. Tək kristallar tədqiqatda, xüsusən də qatilaşdirilmiş maddə fizikasinda və materialşünasliğin bütün aspektlərində vacibdir.
Onlar unikal optik və elektron xüsusiyyətlərinə görə texnoloji tətbiqlərdə istifadə olunur.
Təkkristalli bərk cisimlər, həmçinin, turbin qanadlari kimi aşaği istilik sürüşmə qabiliyyətinə malik yüksək möhkəmlikli materiallarin istehsalinda istifadə olunur.
Ərintilərdə mükəmməl kristal strukturlarin əldə edilməsi və saxlanilmasi bir sira məhdudiyyətlərə görə çətin ola bilər. Qatilaşma, ərinti elementləri, soyutma sürəti və kristal quruluşa nəzarət mükəmməl kristal strukturlara nail olmaqda qarşilaşilan çətinliklərdən bəziləridir.
Bu məhdudiyyətlər kristal strukturunda qüsurlarin və qüsurlarin meydana gəlməsinə səbəb ola bilər ki, bu da ərintinin xüsusiyyətlərinə və performansina təsir göstərə bilər.
ərintilərdəki mükəmməl kristal strukturlari metallurgiyada yeni və təkmilləşdirilmiş materiallarin işlənib hazirlanmasinda mühüm rol oynayir. Ərintilərin kristal quruluşunu başa düşmək onlarin xüsusiyyətlərini və müxtəlif şərtlərdə davranişini proqnozlaşdirmağa kömək edir.
Tədqiqatçilar və mühəndislər ərintilərdə mükəmməl kristal strukturlari təhlil etmək və xarakterizə etmək üçün eksperimental və nəzəri üsullarin birləşməsindən istifadə edirlər.
Kristal quruluşunu öyrənmək və idarə etməklə, metallurqlar müxtəlif tətbiqlər üçün arzu olunan xüsusiyyətlərə malik ərintilər dizayn edə bilərlər.
Yekun nitq və tövsiyələr
Beləliklə, biz ərintilərdə mükəmməl kristal strukturlar konsepsiyasini tədqiq edərək, metalurgiyanin füsunkar dünyasina dərindən daliriq. Və sizə deyim ki, bu, olduqca ağlasiğmaz bir səyahət oldu. Bu ərintilərin necə əmələ gəldiyinin, atomlarinin zahirən qüsursuz bir şəkildə necə düzüldüyünün sirlərini açdiq. Amma indi, əziz oxucum, bir addim geri çəkilmək və böyük mənzərə üzərində düşünmək vaxtidir.
Bir anliq təsəvvür edin ki, əlinizdə bir metal parçasi tutursunuz. O, çilpaq gözlə möhkəm və vahid görünə bilər, amma yaxinlaşdirin, dostum və siz tamamilə yeni bir kainat kəşf edəcəksiniz. Bu adi görünən metal parçasinin içərisində hər biri kristal qəfəs yaratmaq üçün mükəmməl şəkildə yerləşdirilmiş atomlarin mürəkkəb düzülüşü var. Bu, hər bir atomun öz yerini bildiyi və mükəmməl ahənglə hərəkət etdiyi mikroskopik rəqs məclisi kimidir.
Amma ağlima gələn şey budur: mükəmməllik həmişə göründüyü kimi olmur. Görürsünüz, hətta bu mükəmməl kristal quruluşlarda belə, kölgələrdə gizlənən qüsurlar var. Boşluqlar, yerdəyişmələr və hətta çirklər nizami poza və qəfəsdə kiçik qüsurlar yarada bilər. Bu, qüsursuz bir almazda çat tapmaq kimidir, bu dünyada heç bir şeyin həqiqətən mükəmməl olmadiğini xatirladir.
Bununla belə, bu qüsurlar mütləq pis bir şey deyil. Əslində, ərintilərə bəzi əlamətdar xüsusiyyətlər verə bilərlər. Bu barədə düşünün: bu qüsurlar olmasaydi, metallar kövrək və zəif olardi. Onlara güc və çeviklik verən, təbiətin qüvvələrinə tab gətirməyə və saysiz-hesabsiz üsullarla bizə xidmət etməyə imkan verən qüsurlardir.
Beləliklə, əziz oxucum, ərintilərdə mükəmməl kristal strukturlarin bu kəşfini yekunlaşdirarkən, qeyri-kamilliyin gözəlliyini qiymətləndirməyə bir az vaxt ayiraq. Ən nizamli və strukturlaşdirilmiş sistemlərdə belə xaos və gözlənilməzlik üçün yer olduğuna heyran olaq. Unutmayaq ki, bəzən bir şeyi həqiqətən qeyri-adi edən qüsurlar olur.
Növbəti dəfə əlinizdə bir metal parçasi tutanda daha yaxindan baxin. Səthdən kənara baxin və qüsurlari əhatə edin. Onlar mükəmməlliyin son məqsəd olmadiğini, sürprizlər və gözlənilməz dönüşlərlə dolu bir səyahət olduğunu xatirladir. Və kim bilir, bəlkə də bu qüsurlarda həqiqətən diqqətəlayiq bir şey tapacaqsiniz.
Bağlantilar və istinadlar
- Kristallar və Kristal Strukturlar
- Metallarin və ərintilərin quruluşu
- Alüminium və onun ərintilərinin kristalloqrafiyasi
- Çox əsasli metal elementləri olan Cu-Co-Ni-Cr-Al-Fe-Ti-V ərintilərində sadə kristal strukturlarin formalaşmasi
- Cu-Sn sistemi: onun sabit və metastabil fazalarinin kristal strukturlarinin hərtərəfli icmali
Mövzu ilə bağli məqaləm:
Mükəmməl kristal nədir və niyə onlar yoxdur?
Paylaşın...
