Răcirea Curbe aliaje metalice
metale pure sunt utilizate în inginerie electrică și radio și cu greu utilizate la fabricarea de bunuri de larg consum, pentru care materialele de bază sunt aliaje metalice. Utilizarea aliajelor metalice pentru producerea de bunuri de uz casnic, datorită posibilității de a schimba proprietățile lor pe scară largă. Aliajele sunt clasificate după cum urmează:
produse chimice: ambele componente își pierd zăbrele lor de cristal, iar aliajul formează o nouă rețea;
soluții solide: o singură componentă păstrează o rețea cristalină, și pierde celelalte sale;
cu impurități (mecanice) ambele componente păstrează rețeaua cristalină și proprietățile.
Aliajele sunt mai complexe decât metalele simple. În acest sens, procesele de cristalizare au loc aliaje mult mai complicată decât cea a metalelor. Fig. 9 prezintă curba aliajului cu răcire solubilitate nelimitată a componentelor în stările solide și lichide. Sistemele de acest tip sunt formate de obicei în apropierea componentelor prin natura: au o structură cristalină similară raze atomice aproximativ similare și încarcă valență.
După răcire, această topitură până la cristalizarea începe a temperaturii T1 din soluția solidă. La răcire curba marcată de îndoire (punctul critic) asociat cu scăderea ratei datorită degajării căldurii latente Q. cristalizare La stația de T1 răcire - T2 este un proces de cristalizare, care are loc atunci când scăderea temperaturii: aliaj compus din cristale de soluție lichidă și solidă. Concentrațiile componentelor din cele două faze sunt schimbate, astfel încât nu există nici o oprire curbele de răcire. Când temperatura T2 punctul corespunzător. capete de cristalizare și se solidifică din aliaj. Cu scăderea temperaturii este răcită din aliaj în stare solidă, care constă dintr-o soluție solidă omogenă cristale. Curba are două puncte critice.
Un tip nother a curbelor de răcire observate în cazul aliajului de cristalizare a componentelor A și B, care sunt insolubile unul în celălalt în stare solidă, dar foarte solubil în stare lichidă (Fig. 10). Când temperatura T1 este format cristal component A, care este excesivă. In acest proces de răcire este încetinit. La temperatura T2 concentrația crește componentei B, astfel încât topitura este în echilibru cu cristale simultan cu componentele A și B. O topitură din această compoziție se solidifică în întregime, fără modificări în compoziție la o temperatură constantă, ca și component pur. Sub fluid T2 dispare complet și există doar un amestec din cele două faze solide A și B. Sub microscop, în aliajul complet solidificat poate vedea A. cristale relativ mari, care a fost izolat din topitură în timpul răcirii de la T1 la T2. Ele sunt în greutate, ceea ce reprezintă un amestec intim de cristale fine A și B, care se formează în solidificarea finală a topiturii la T2. Acest amestec se numește eutectic. Nu este o fază, și există un amestec mecanic a celor două faze. Temperatura T2 cristalizare a componentelor din aliaj ale perechii este o constantă fizică.
Astfel, orice transformare de fază este însoțită de un efect termic, prin care se modifică viteza de răcire și pe curbele „temperatură-timp“, apar îndoituri sau secțiuni orizontale. Evident, tipul de curba de răcire dă o indicație asupra structurii interne a aliajului pe formarea de conexiuni între componente și compoziția lor, la formarea de cristale mixte și alte caracteristici ale structurii interne a aliajelor. Sistemul Comportamentul în OP1 este sensibil la mici influențe externe: impurități câmpuri slabe, etc ...
La răcire, sensibilitatea la curba compoziției pe bază de sistem termometre speciale de calibrare pentru temperaturi ridicate. Deoarece punctul substanței pure, de exemplu, staniu, suficient de stabil pentru a topi și să aștepte până când topitura începe să se cristalizeze turnării. În acest moment, în cazul în care o bună izolație termică, temperatura lingoului solidifică nu este schimbat și coincide exact cu temperatura de referință dată în manuale.
W i-lea crescând rigid amplitudinea temperaturii corpului vibrațiilor termice ale atomilor este crescută și, prin urmare, creșterea mobilității atomilor individuali sau grupuri de atomi. Creșterea mobilității atomilor crește probabilitatea ca atom „salt“ de pe site-ul său zăbrele. Ca rezultat începe în mod spontan pentru a experimenta diverse defecte zăbrele (fig. 11). Aceste defecte pot fi punctuale (posturile disponibile și intercalat care), care apar ca urmare a sari un atom, și pot fi prelungite (dislocații) datorită unui grup puternic partinire de atomi. Această așa-numita etapa de pre-topire.
La o anumită temperatură egală cu temperatură de topire Tm. Când energia termică devine mai mare decât energia de interacțiune interatomică, grilaj solid cristalin este distrus, iar materialul devine mai puțin ordonată stare lichidă. Atomi Solid „rupă“ de la locurile lor și să înceapă să se plimbe liber prin concentrația de defect de cristal atinge o valoare critică - materialul își pierde puterea, cristalul este descompus într-o multitudine de insule mici, care încep să „plutească atunci când energia termică este ulterior aceste insule se destrame în atomi individuali -. Deci obținut prin faza lichidă (fig. 12).
Căldura furnizată în topirea corpului nu vine la încălzirea și ruperea legăturilor interatomice și distrugerea ordinii distanțe lungi în cristale. În lichide ppavilnoe vezi lista de prețuri de atomi se observă numai în zone mici. Potrivit creștere MEPE, prin urmare, să fie interpretată în domeniul ppavilnoe lichid, a se vedea lista de preturi de atomi periodice tepyaetsya și secțiuni mari de ea dispare complet. Ppinyato govopit că organismele tvepdyh există „un ordin de mărime de la distanță“ pentru a vedea lista de preturi de atomi în lichide - „ordin de mărime interioară“ (Figura 13). Lichid cum ar fi pazbivaetsya în celule mici, între limitele și excentricitate observate kpistallicheskoe, ppavilnoe stpoenie. Clară între BOUNDARY celulele nu exista, BOUNDARY pazmyty. Astfel de lichide stpoenie numit kvazikpistallicheskim.
Astfel, topirea înseamnă distrugerea rețelei cristaline: aranjare spațială regulată a atomilor se înlocuiește cu neregulat. După ce masa solidă este complet transformat în lichid, în continuare aport de căldură va avea ca rezultat o creștere a temperaturii din nou substanță. În stare lichidă de molecule de materie sunt încă în contact apropiat, dar legăturile intermoleculare dure sunt rupte între ele, și forțele de interacțiune care dețin molecule împreună, câteva ordine de mărime mai slabă decât în solide, astfel încât moleculele încep să se miște destul de liber în raport cu celălalt.
P
lavlenie însoțite de modificări ale proprietăților fizice ale: o creștere a entropiei, care reflectă structura cristalină dezordonată a substanței; creșterea capacității de căldură, rezistență electrică. Aceasta scade la aproape zero rezistența la forfecare (topitura nu se poate propaga undele transversale elastice) scade viteza de propagare a sunetului (unde longitudinale), etc. Impuritățile prezente în materialele cristaline, reduc Tm lor. Pe această bază, acestea sunt ușor de distins de solide amorfe, care nu au nici un punct de topire fix.
Astfel, principalele caracteristici sunt definite temperatură OP1 OP1 și căldura necesară pentru proces - căldura latentă de fază Q. tranziție având particular temperatură de topire (cristalizare) - o caracteristică importantă a structurii cristaline solide corespunzătoare. Pe această bază, acestea sunt ușor de distins de solide amorfe, care nu au nici un punct de topire fix. Temperatura de solidificare coincide cu punctul de topire al substanței pure numai în condiții de răcire lentă (încălzire). Sunt, de asemenea, fuziunea și căldura de cristalizare.
Capacitatea termică a solidelor
Specific de căldură C este o caracteristică fizică importantă a corpului. Valoarea sa este legată de structura corpului, natura interacțiunii particulelor cu variațiile lor normale. Teoria clasică a unui model de corp rigid este o rețea cristalină, nodurile care ionii oscila în trei direcții reciproc perpendiculare. legea echipartiției energetică a gradelor de libertate conduce la legea Dulong și Petit, potrivit căreia capacitatea calorică molară este independentă de temperatură și egală cu CV = 3R. Experiența a demonstrat eșecul conceptelor clasice (Figura 14, Figura 15 ..): Căldura specifică a solidelor scade odată cu scăderea temperaturii și se apropie de zero pe măsură ce temperatura se apropie de zero absolut. O descriere mai exactă a proprietăților termice ale cristalului dă teoriei cuantice dezvoltat de Einstein și Debye. Aceasta se bazează pe presupunerea că căldura cuantizare vibrare atomi. energie cuantică (o parte din) oscilațiile termice ale oscilatorului este egal cu hν. el însuși numit fononului cuantică. Cu toate acestea, calculele căldura specifică cv (T), în cadrul teoriei cuantice destul de complexe și puse în aplicare numai pentru molecule relativ simple.
T
emperaturnuyu de frontieră, sub care începe să afecteze efectele cuantice, definește temperatura QD Debye. constantă fizică a substanței, care caracterizează multe dintre proprietățile solidelor - .. capacitate termică, conductivitate electrica, conductivitate termică, lărgime liniilor de spectre de raze X, proprietăți elastice etc. Conform teoriei Debye lui, temperatura la care începe reducerea capacității de căldură poate fi determinată de condiția ca energia medie a mișcării de vibrație, pentru fiecare grad de libertate kT. un singur foton de energie hv
unde k - constanta Boltzmann, h - constanta lui Planck. Temperatura maxima - Temperatura QD Debye va corespunde cu frecvența de oscilație maximă Vd (frecvența Debye)
Pentru cristal unidimensional temperatură Debye se calculează după cum urmează. pentru că oscilații ale ionilor în rețeaua cristalină sunt distribuite la o viteză de sunet υ. frecvența de oscilație este
unde λ - lungimea de undă excitat de vibrațiile termice în cristal. În cazul general, se poate produce vibrații atât longitudinale și transversale în cristal. valuri rezultante ating suprafața cristalelor sunt reflectate de ea, în cristal, un sistem complex de unde staționare, magnitudinea fiecărei lungimi de undă ce depinde de dimensiunea cristalului și proprietățile sale elastice. frecvență Interval undelor termice sunt foarte largi, de la 100 Hz până la 10 13 Hz. Lungime de undă X este delimitată mai jos de valoarea λ = 4d. unde d - distanța dintre atomii adiacente din zăbrele. Wave la lungimea de undă sunt lipsite de sens. Fig. 16 prezintă unda staționară care cuprinde 4 distanțe interatomice.
Viteza de propagare a undelor υ termice se potrivește cu viteza sunetului în cristal, iar energia de vibrație distribuită între tot felul de valuri. υ viteza sunetului într-un solid este dat de
g de υprod = √ E / ρ - velocitatea undei, E - modulul de elasticitate (compresiune), ρ - densitatea; υpp = √ (μ / ρ) - viteza de propagare a undelor transversale. μ - modulul de forfecare. Pentru υprod staniu = 3320 m / s, υpp = 1700 m / s. Pentru unidimensională cristal vD = VZV / 4d. și tridimensionale cristale de oscilații ale ionilor poate fi descompusă în trei componente. atunci
este proporțională cu cubul temperaturii (legea Debye). Astfel, la T> Dreptul QD deține Dulong și Petit, QD> T> QD / 50 Capacitatea de căldură depinde de temperatura, dar natura cantitativă a acestei dependențe nu este stabilită încă, atunci când T
Documente conexe:
Metodicheskieukazaniya pentru a efectua numărul laboratornoyraboty 2 - 12 pokursu „Obschayafizika“ pe „Electricitate si magnetism“ pentru studenții din toate domeniile și specialități. Compilată de.
Metodicheskieukazaniya pentru a efectua numărul laboratornoyraboty 2-05 pokursu „Obschayafizika“ pe „Electricitate si magnetism“ pentru studenții din toate domeniile și specialități. Compilatoare.
UNIVERSITATEA TEHNICĂ METODICHESKIEUKAZANIYA pentru a efectua laboratornyhrabotpokursu „algoritmice. și tehnologie, partea 3. Compilatoare. Ph.D. Profesor asociat MM Gorokhov matematică, fizică. chimie, istorie. venitul total al salariaților din întreprindere.