نظام يوتكتي

منحنى الأطوار لتوضيح الهجريب ودرجة الحرارة والنقطة اليوتكتية

نظام يوتكتي أونظام أصهري Eutectic system هوخليط من المركبات أوالعناصر الكيميائية التي لها هجريب كيميائي يتصلب عند درجة حرارة أقل من أي هجريب آخر. هذا الهجريب يـُعهد بإسم "هجريب يوتكتي" ودرجة الحرارة بإسم "درجة الحرارة اليوتكتية". وعلى مخطط الأطوار فإن تقاطع درجة الحرارة اليوتكتية والهجريب اليوتكتي يعطي "النقطة اليوتكتية". وليس جميع السبائك الثنائية لها نقطة يوتكتية؛ عملى سبيل المثال، في نظام الفضة-مضى، درجة حرارة الصهير (liquidus) ودرجة حرارة التجمد (solidus) كلاهما يزداد برتابة بتغير الخليط من فضة نقية إلى مضى نقي.

التفاعل اليوتكتي

أربع بنى يوتكتية: A) صفحي B) عصوي C) كروي D) إبري.

التفاعل اليوتكتي يـُعرَّف كالتالي:

{\displaystyle {\text{Liquid {\xrightarrow[{\text{cooling ]{\text{eutectic temperature \alpha \,\,{\text{solid solution +\beta \,\,{\text{solid solution

هذا النوع من التفاعل هوinvariant reaction، لأنها في اتزان حراري؛ وهناك طريقة أخرى للتعريف، وهي عندما تكون طاقة گيبس الحرة مساوية لصفر. وبطريقة ملموسة، فإن ذلك يعني حتى السائل والمحلولين الصلبين يتعايشون معاً في نفس الوقت وأنهم في اتزان كيميائي. ويجد أيضاً الإمساك الحراري طيلة فترة التفاعل.

البنية الكبيرة macrostructure الصلبة الناتجة من التفاعل اليوتكتي تعتمد على عوامل قليلة. أبرز تلك العوامل هوكيفية تنوّي ونموالمحلولين الصلبين. أكثر البنى شيوعاً هوبنية صفحية، ولكن البنى الأخرى المحتملة تتضمن أشكالاً عصوية وكروية وإبرية.

الهجريبات غير اليوتكتية

هجريبات النظام اليوتكتي التي لا تكون هجرتيبات يوتكتية يشيع تسميتها إما تحت يوتكتية hypoeutectic أوفوق يوتكتية hypereutectic. الهجريبات تحت اليوتكتية هي تلك الواقعة إلى يسار الهجريب اليوتكتي، الهجريبات فوق اليوتكتية إلى يمين اليوتكتي.

الأنواع

السبائك

السبائك اليوتكتاوية تتكون من مادتين أوأكثر لها هجريب يوتكتية. وعندما تتصلب سبيكة غير يوتكتية، فإن مكوناتها تتصلب عند درجات حرارة مختلفة، مبدية نطاق انصهار لدن. وتصلب السبيكة اليوتكتية عند درجة حرارة حادة واحدة. تحولات الأطوار التي تحدث أثناء تصليب سبيكة معينة يمكن فهمها برسم خط رأسي من الطور السائل إلى الطور الصلب على مخطط الأطوار.

بعض الاستخدامات تتضمن:

السبائك اليوتكتية المستخدمة في اللحام، تتكون من قصدير (Sn), رصاص (Pb) وأحياناً فضة (Ag) أومضى (Au)
سبائك الصب، مثل الألومنيوم-سيليكون والحديد الزهر (عند هجريب اليوتكتي أوستنتيت-سمنتيت في نظام حديد-كربون)
احدى الطرق المستخدمة في صناعة أشباه الموصلات هوربط تشيپات السليكون إلى طبقات تحتية مطلية بالمضى وذلك لحث يوتكتي السليكون-مضى من خلال تمرير طاقة فائقة الصوتية إلى التشيپة.
التقسية، حيث الانتشار يمكن حتى يزيل العناصر السابكة من الوصلة، حتى يصبح الانصهار اليوتكتي ممكناً فقط في مطلع عملية التقسية
رد العمل الحراري، أي فلز وود وفلز فيلد في رشاش اطفاء الحريق
الاحلالات غير السامة للزئبق ، مثل گالينستان
الفلزات الزجاجية التجريبية، ذات القوة العالية جداً ومقاومة التآكل
السبائك اليوتكتية من الصوديوم والبوتاسيوم (NaK) التي تكون سائلة عند درجة حرارة الغرفة وتـُستخدم كمبرّد في المفاعل النووي النيوترونية السريعة التجريبية.

غيرها

نقاط حرجة أخرى

اليوتكتاوي Eutectoid

منحنى أطوار حديد-كربون، يوضح التحول اليوتكتاوي بين الأوستنيت (γ) والپرليت.

الحديد والكربون فترة الرسم، والتي تبين تحول eutectoid بين الأوستينيت (γ) والبرليت. عندما حل فوق نقطة تحول صلبة، بدلا من السائل، يمكن أن تحول eutectoid مماثل يحدث. على سبيل المثال، في نظامالحديد والكربون، ويمكن للفترة الأوستينيت يخضع لعملية تحول eutectoid لانتاج الفريت وcementite، في كثير من الأحيان في هياكل رقائقية مثل البرليت وbainite. هذه نقطة eutectoid يحدث في 723 درجة مئوية (1333 درجة فهرنهايت) والكربون حوالي 0.83٪.

پريتكتية

التحولات Peritectic هي أيضا مشابهة لردود العمل سهل الانصهار. هنا، في فترة السائلة والصلبة ذات أبعاد ثابتة تتفاعل عند درجة حرارة ثابتة لتسفر عن فترة واحدة صلبة. منذ أشكال المنتج صلبة في مجال التفاعل بين المواد المتفاعلة2، ويمكن أن تشكل حاجزا نشر ويسبب عموما ردود العمل هذه على المضي قدما ببطء أكثر بكثير من التحولات سهل الانصهار أو eutectoid. لهذا السبب، عندما تكوين peritectic يتصلب فإنه لا تظهر بنية رقائقية التي يتم العثور عليها مع التصلب سهل الانصهار. مثل هذا التحول موجود في نظام الحديد والكربون، وكما رأينا بالقرب من الزاوية اليسرى العليا من هذا الرقم. انه يشبه سهل الانصهار مقلوب، مع الفترة δ مع الجمع بين السائل لإنتاج نقي الأوستينيت في 1495 درجة مئوية (2723 درجة فهرنهايت) والكربون 0.17٪. Peritectic التحلل. وقد تم تناول ما يصل إلى هذه النقطة في مناقشة التحولات من وجهة نظر من التبريد. أنها يمكن أيضا حتى تناقش مشيرا إلى أن التغيرات التي تحدث لبعض المركبات الكيميائية الصلبة ويتم تسخينها هم. بدلا من الذوبان، فيدرجة حرارة التحلل peritectic، مجمع تتحلل إلى مركب آخر الصلبة والسائلة أ. يتم تحديد نسبة كل من حكم رافعة.المفردات يغير قليلا. تماما كما يطلق عليه في تبريد المياه، الأمر الذي يؤدي إلى جليد وتجميد وارتفاع حرارة الجليد يؤدي الىذوبان. في فترة الرسم شركة الاتحاد الأفريقي، على سبيل المثال، يمكن حتى ينظر إلى أن اثنين فقط من المراحل تذوب بشكل متطابق، AuAl2 وAu2Al. بقية تتحلل peritectically

انظر أيضاً

ثابت الغليان Azeotrope
منخفض نقطة التجمد Freezing point depression
منحنيات الأطوار

الهامش

^ Smith & Hashemi 2006, pp. 326–327.
^ http://www.crct.polymtl.ca/fact/phase_diagram.php?file=Ag-Au.jpg&dir=SGTE
^ Smith & Hashemi 2006, p. 327.
^ Smith & Hashemi 2006, pp. 332–333.

ببليوگرافيا

Smith, William F.; Hashemi, Javad (2006), Foundations of Materials Science and Engineering (4th ed.), McGraw-Hill, ISBN 0-07-295358-6.

للاستزادة

Askeland, Donald R. (2005). The Science and Engineering of Materials. Thomson-Engineering. ISBN . Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)
Easterling, Edward (1992). Phase Transformations in Metals and Alloys. CRC. ISBN .
Mortimer, Robert G. (2000). Physical Chemistry. Academic Press. ISBN .
Reed-Hill, R.E. (1992). Physical Metallurgy Principles. Thomson-Engineering. ISBN . Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)
Sadoway, Donald (2004). "Phase Equilibria and Phase Diagrams" (pdf). 3.091 Introduction to Solid State Chemistry, Fall 2004. MIT Open Courseware. Retrieved 2006-04-12.