Metall va qotishmalarning tuzilishi, xossalari. Metallarning kristal tuzilishi, kristallarning elementlari. Kristallardagi nuqsonlar

Metall xossalari, tuzilishhlarini o’rganishning asosiy usullari.

Ishlab chiqarishda va sanoatda ko’p foydalanadigan metallar Fe, So, Sp, Ti va boshqalar qattiqligida bosim o’zgarmasdan temperature o’zgarganda kichik erkin energiyali barqaror holatga intilish sababli ular bir kristall panjarali holatdan boshqa tuzilishdagi kristall panjarali holatga o’tadi.

Metallarning muayyan temperaturada bir kristall panjarali holatdan ikkinchi barqaror kristall panjarali holatga o’tish xususiyati allotropiya deyiladi.

Kristall panjaraning bir turdan ikkinchi bir turga o’tish jarayoni metallardagi polimorf o’zgarish deb ataladi.

Metallardagi polimorf o’zgarish izotermik (temperatura o’zgarmas sodir bo’ladigan) jarayon bo’lib, u issiqlik chiqarish yoki o’tish xususiyatiga ega. Polimorf o’zgarishda qayta kristallanish sodir bo’ladi.

Birgina elementning bir necha turdagi kristall panjara ko’rinishhlari polimorf qatorni tashkil qiladi.

Bu qator α, β, γ, δ va h.k. bilan belgilanadi. Ko’pgina metallar (Fe, Sp, So, Mp, Ti va h.k.) polimorfizm xossasiga egadir. Metall polimorfizmiga misol qilib, temir polimorfizmini ko’rib chiqamiz. Temirning polimorfizmi 3-rasmga ko’rsatilgan

Temirning suyuq holatidan uy temperaturasigacha sovib borishda allotropik shakl o’zgarishdagi kritik temperaturalar grafigi. Temir 1539oS kristallana boshhlaydi natijada hosil bo’lgan kristall panjara turi markazlashgan kub katakcha (K 8) shaklida bo’ladi. Demak 1392oS dan 1539oS gacha (K 8) shaklida bo’ladi. (b-modifikatsiya). Sovish temperaturasi 1392oS ga yetganda kristall katakchaning shakli o’zgaradi (K8 - K12), ya’ni polimorf o’zgarish ro’y beradi.

Temperatura 911oS gacha pasayganda yana polimorf o’zgarish ro’y beradi (k12-K8) yoqlari markazlashgan (K12) kub kattakcha yana markazlashgan kub kattakchaga (K8) oi’tadi.

O’qlari markazlashgan kub katakcha temirning γ modifikatsiyasi deyiladi, 911oSdan kichik temperaturada hosil bo’lgan markazlashgan kub katakcha esa - α modifikatsiya deb ataladi. Demak qizdirilganda ham xuddi shu jarayon qaytariladi ( α γ δ) α - hamda δ- modifikatsiyalarining kub katakchalari shakl bir xil bo’lganligi uchun modifikatsiyani yuqori temperaturali - modifikatsiya deb ataladi.

Ammo 768oS da yuz beradigan izotermik jarayon temirdagi polimorf o’zgarishhlarga aloqador emas. Temperatura 768oS bo’lganda, temir atomining atrofdagi d - qobiqda elektronlar jufti hosil bo’ladi, lekin kristal panjara turi o’zgarmaydi (k8).

Elektron qobig’idagi bunday o’zgarish temirning magnit xossalari o’zgarishiga olib keladi. Shuning uchun ham temir 768oS dan pastda ferromagnit va 768oS dan yuqori temperaturada esa paramagnit xossasiga ega, faqat temir emas balki boshqa elementlar ham yuqori temperaturada o’zining magnit xossalarini o’zgartiradi (masalan, nikel, kobalt va h.k.). Elementlarning magnit xossalarini yo’qotish xususiyatlari izotermik jarayon bo’lib, bu izotermik temperaturalar P.Kyuri nuqta si deb ham ataladi.

Magnit xossalarining o’zgarishi ferromagnit xossalariga ega bo’lgan element atomlarining tashqi qobig’idagi elektronlar tuzilishining o’zgarishini bildiradi. Demak, yuqori temperaturada yo’qotilgan magnit xossalari metall sovitilganda yana asta-sekin tiklanadi, magnit o’zgarish izotermik temperaturadan pastda metall yana ferromagnit xossasiga ega bo’lib qoladi.

Polimorf o’zgarish magnit o’zgarishi bilan bir xil emas va ular bir - birlariga bog’liq ham emas.

Masalan, temir uchun - modifikatsiyaga o’tish 911oS da magnit o’zgarishhlari esa 768oS da sodir bo’ladi, kobalt elementining α-dan β- modifikatsiyaga o’tishi esa 450oS da, magnit o’zgarishi esa 1000oS dan yuqorida sodir bo’ladi.

Metaldagi polimorfizm xossalarining kashf qilinishi metall va qotishmalar xossalarini boshqarishga keng imkoniyat yaratib beradi.

Metallarning kristall panjara to’rini aniqlash uchun rentgen nuridan

foydalanalaniladi.

Metallarning ko’pgina fizik xususiyatlarining monokristallarda o’rganish mumkin. Kristallarning fizik xususiyatlariga ko’ra ikki gruppaga bo’lish mumkin. Birinchi gruppaga monokristallarda atomlarning joylashish tartibiga bog’liq bo’lmagan xususiyatlar (masalan jism zichlig)ini kiritish mumkin. Haqiqatdan ham jismning zichligi kristal panjaraning hamma yo’nalishida bir xil bo’ladi. Ikkinchi gruppaga tashqi kuch ta’siridagi xossalar (mexanik xossalar) ya’ni kristal panjaraga ta’sir qaysi yo’nalishga bog’liq ekanligini fizik xususiyatlari kiradi.