بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
علم مواد
بسمه تعالی
اسلاید 2 :
فهرست مطالب
مقدمه ایی بر علم مواد، ساختار اتمی و پیوندهای اتمی
انجماد فلزات و عیوب در ساختار کریستالی مواد
نفوذ در جامدات
ساختار کریستالی مواد
فهرست مطالب
خواص مکانیکی مواد
اسلاید 3 :
در این فصل به موارد زیر خواهیم پرداخت:
چه عیوبی در ساختار کریستالی مواد می تواند وجود داشته باشد؟
آیا تعداد و نوع عیوب قابل تغییر و کنترل است؟
عیوب چه نقشی در خواص مواد دارند؟
آیا عیوب کریستالی بکل مضرند؟
عیوب کریستالی مواد
اسلاید 4 :
با تجمع اتمها در کنار هم، جوانه ها تشکیل می شوند.
انجماد فلزات
Temperature
اسلاید 5 :
اگر اندازه جوانه به یک اندازه معین بحرانی برسد رشد خواهد کرد در غیر اینصورت دوباره در مذاب حل خواهد شد.
اسلاید 6 :
در نهایت جوانه ها رشد کرده و همه حجم مذاب تبدیل به جامد می شود
بنابراین ساختاری مانند شکل مقابل را تشکیل می دهد که هریک از دانه ها یک تک کریستال با جهت آرایش اتمی متفاوت با دانه های دیگر است.
اسلاید 8 :
عیوب نقطه ایی
جای خالی
بین نشینی
جا نشینی
عیوب خطی
نابجای لبه ایی
نابجایی پیچشی
عیوب سطحی
مرز دانه ها
تشکیل دوقلویی
عیوب کریستالی
اسلاید 9 :
جای خالی
بین نشینی
عیوب نقطه ایی
اسلاید 11 :
تعداد کل عیوب قابل ایجاد
دمای مطلق
ثابت بولتزمن
انرژی فعال سازی لازم برای تشکیل یک جای خالی
محاسبه تعداد جاخالی در یک ساختار بلوری
اسلاید 12 :
تعداد عیوب جاخالی در هر متر مکعب از آهن در 850 درجه سانتیگراد را حساب کنید. انرژی فعالسازی برای یک تشکیل یک عیب جاخالی 1.08 eV/atom است. همچنین وزن اتمی و چگالی این عنصر به ترتیب برابر 55.85 g/mol و 7.65 g/cm3 هستند.
اسلاید 13 :
رسم نمودار زیر با اندازه گیری
اندازه گیری انرژی فعال سازی
بدست آوردن انرژی فعال سازی
اسلاید 14 :
ساختار کریستالی مواد همیشه دارای اتمهای عناصر دیگری است که به آنها ناخالصی اطلاق می شود.
حتی با پیشرفته ترین روشهاهم درجه خلوص مواد تولیدی از 99.9999٪ بیشتر نمی شود
این بدین معناست که در خالص ترین مواد تولید شده هم تا اتم ناخالصی در هر مترمکعب وجود دارد
در برخی موارد نیز جهت آلیاژ سازی عناصر دیگر به ماده اضافه می شوند.
هنگامیکه اتمهای ناخالصی بدون تشکیل ساختار بلوری جدید در داخل ساختار ماده حل می شوند به ماده حاصل محلول جامد گفته می شود
محلول جامد می تواند حاصل جانشینی یا بین نشینی اتمهای ناخالصی در ساختار بلوری باشد.
عیوب ناخالصی
اسلاید 15 :
بین نشینی ناخالصی
جا نشینی ناخالصی
عیوب ناخالصی
اسلاید 16 :
شرایط تشکیل محلول جامد جانشینی:
اندازه اتمها: اختلاف اندازه اتمی بین اتمهای دو ماده کمتر از باشد
ساختار بلوری دو ماده یکی باشد
الکترونگاتیویته دو ماده نزدیک هم باشد
تعداد اتمهای لایه ظرفیت: فلزات تمایل بیشتری به حل شدن در فلزی دیگر با ظرفیت اتمی بالاتر دارند.
مثال: مس و نیکل با هر درصد ترکیبی محلول جامد تشکیل می دهند.
محلول جامد بین نشینی:
در این محلول اتمهای ماده حل شدنی در جاهای خالی شبکه بلوری حلال قرار می گیرند بنابراین باید از نظر اندازه اتمی خیلی کوچکتر باشند (کمتر از )
برای مثال کربن تا 2 درصد در آهن حل می شود شعاع اتمی کربن و آهن به ترتیب 0.124 و 0.071 نانومتر هستند
محلول جامد
اسلاید 17 :
یک کاتیون یا آنیون وجود ندارد.
یک کاتیون یا آنیون در جای نامناسب قرار گرفته باشد.
عیوب نقطه ایی در ساختار یونی
اسلاید 18 :
برای ساختار FCC و BCC نشان داده شده در شکل زیر حداکثر قطر یک اتم ناخالصی که می توانند بدون ایجاد تنش در شبکه بلوری بصورت بین نشینی در این شبکه ها قرار بگیرد را بر حسب شعاع اتمهای حلال حساب کنید. (راهنمایی: برای شبکه FCC حداکثر فضای خالی در مرکز اضلاع مکعب سلول واحد قرار دارد و برای BCCحداکثر فضای خالی در مختصات 0 ½ ¼ در صفحه (1 0 0) قرار دارد)
تمرین
اسلاید 19 :
درصد وزنی یا درصد جرمی
وزن عنصر 1 و 2 در ترکیب: و
درصد وزنی عنصر 1:
درصد اتمی
تعداد مولهای عنصر 1 و 2 موجود در ترکیب: و
درصد اتمی عنصر 1:
جرم عنصر 1 و وزن اتمی عنصر 1: و
مشخص کردن ترکیب
اسلاید 20 :
b بردار برگر: جهت و اندازه نابجایی ایجاد شده در شبکه اتمها را نشان می دهد.
در نابجایی لبه ایی، خط نابجایی به بردار برگر عمود است.
عیوب خطی: نابجایی لبه ایی
