Giáo trình hướng dẫn phân tích quy trình vận dụng cấu tạo mạng hợp tinh thể của kim loại nguyên chất p4 pptx

-Chuøn âäüng nhiãût ca nguøn tỉí åí ttrảng thại lng ráút låïn, do âọ xu hỉåïng
sàõp xãúp cọ tráût tỉû ln bë phạ hy v thay bàòng sỉû sàõp xãúp cọ tráût tỉû måïi.
-Trong kim loẵi lng cọ âiãûn tỉí tỉû do.
Tênh cháút ca kim loải lng :
-Thãø têch ca kim loải lng v ràõn khạc nhau khäng nhiãưu làõm, pháưn låïn kim
ø têch gim 30%.
àòng 5-10% nhiãût họa håi.
ãût dung kim loải lng chè chè khạc kim loải ràõn 10%
ạ trçnh kãút tinh :
ûi vë trê A ln cọ xu
hỉåï
lỉåün dỉ ỉ chê h th nà
ca
chuøn âäüng ca cạc cháút âiãøm (ngun tỉí, phán tỉí)
thç nàng lỉåüng dỉ ỉåüng tỉû do F.
häúng
-T l nhiãût âäü
tuût âäúi
0
K
u âäư vãư mäúi
ca hai trảng thại bàòng nhau,
huút.
loặ khi nọng chy thãø têch tàng lãn tỉì 2-6%, trỉì Ga v Bi thã
-Nhiãût nọng chy bẹ, chè b
-Gáưn âiãøm nọng chynhi
trong khi âọ kim loải ràõn v khê khạc nhau 25%.
1.2.2.Âiãưu kiãûn nàng lỉåüng caqu
Trong tỉû nhiãn mi quạ trçnh
tỉû phạt âãưu xy ra theo chiãưu
gim nàng lỉåüng, tỉïc l theo

chiãưu åí trảng thại måïi cọ nàng
lỉåüng dỉû trỉỵ nh hån.Vê du û: mäüt
hn bi âàûtta
3
2
ng làn xúng vi trê B äøn âënh
hån . Trong trỉåìng håüp ny nàng
1
H
çnh 1.12- Så âäư biãøu thë vë trê äøn âënh
khäng äøn âënh(2) v gi äøn âënh (3)
g û tr ỵ nl ãú ng
(1),
hn bi.
Trong hãû thäúng váût cháút gäưm
û trỉỵ âỉåüc âàûc trỉng bàòng nàng l
F = U - TS
Trong âọ : -U l näüi nàng ca hãû t
-S l enträpi
Nàng lỉåüng tỉû do thay âäøi theo nhiãût
âäü v cạc úu täú khạc. Tỉì biãø
quan hãû giỉỵa nàng lỉåüng tỉû do v nhiãût
âäü ta tháúy :
-Våïi T > T
s
ta cọ F
r
> F
l
do âọ kim

loải täưn tải åí trảng thại lng
-Våïi T < T
s
ta cọ F
r
< F
l
, do âọ kim
loải täưn tải åí trảng thại ràõn.
Nhỉ váûy khi lm ngüi kim loải lng xúng dỉåïi nhiãût âäü Ts s cọ quạ trçnh kãút
tinh xy ra . Tải nhiãût âäü Ts ta cọ Fr = F
l
, nàng lỉåüng tỉû do
N
hiãût âäü
T
'F
F
s
r
F
l
H
çnh 1.13- Så âäư biãún âäøi nàng
lỉåüng tỉû do
'
F ca trảng thại
lng v ràõn theo nhiãût âäü
quạ trçnh kãút tinh chỉa xy ra, nghéa l giỉỵa kim loải ràõn v kim loải lng cọ cán bàòng
âäüng . Âiãưu âọ cọ nghi l : nãúu cọ mäüt lỉåüng kim loải lng kãút tinh thç cng cọ mäüt

lỉåüng nhỉ váûy kim loải ràõn nọng chy . Chè åí nhiãûtâäü T < T
s
, âãø F
r
< F
l
r rãût sỉû kãút
tinh måïi xạy ra . T
s
âỉåüc gi l nhiãût âäü kãt tinh l t
Nhỉ váûy nhiãût âäü kãút tinh thỉûc tãú ln tháúp hån T
s
hiãûn tỉåüng ny gi l sỉû quạ
ngüi v hiãûu säú giỉỵa hai nhiãût âäü âọ gi l âäü quạ ngüi, k hiãûu 'T. Pháưn låïn cạc kim
16
loải kãút tinh våïi âäü quạ ngüi 'Tnh , khong tỉì 2y5
0
C . Tuy nhiãn cng cọ kim lai
kãút tinh våïi âäü quạ ngüi låïn (Stibi cọ 'T = 41
o
C).
Váûy âiãưu kiãûn nàng lỉåüng âãø xykãút tinh l phi lm ngüi kim loải lng tåïi nhiãût
út tinh våïi sỉûü quạ ngüi nháút âënh. Ta cng cọ thãø
ënh nhiãût
ỵ xy ra. Sỉû kãút tinh thỉûc hiãûn âỉåüc l nhåì cọ hai quạ trçnh sau :
ng tám kãút tinh cọ kêch thỉåïc ráút nh, gi
ncạc pháưn tỉí ràõn cọ cáúu tảo tinh thãø, cọ kêch thỉåïc ráút
ãúp tỉì kim loảíi lng khäng cáưn sỉû
åüng l nv '
v

.N tiãúp xục giỉỵa ràõn v lng nãn nàng lỉåüng tỉû
do s ỉỵa nhọm ngun
tỉí v äüt âån vë diãûn têch. Khi tảo ra n
nhọm ngun tỉí sàõp xãúp cọ tráût tỉû trãn åüng c hãû thäúng biãún âäøi mäüt lỉåüng l:
âäü tháúp hån T
s
hay kim loải lng chè kã
l lûn tỉång tỉû nhỉ váûy våïi quạ trçnh nọng chy v chuøn biãún th hçnh . Do âäü quạ
ngüi v âäü quạ nung ca pháưn låïn kim loải bẹ nãn cọ thãø dỉûa vo T
s
âãø xạcâ
âäü nọng chy hay kãút tinh ca kim lai.
1.2.3.Hai quạ trçnh ca sỉû kãút tinh :
Khi hả nhiãût âäü kim loải lng xúng tháúp hån nhiãût âäü kãút tinh l thuút T
s
, quạ
trçnh kãút tinh se
-Trong kim loải lng xút hiãûn nhỉỵng tru
l máưm kãút tinh. Quạ trçnh ny gi l tảo máưm.
-Cạc máưm ny s phạt triãøn lãn v tảo thnh hảt tinh thãø .Quạ trçnh ny gi l phạt
triãøn máưm.
1-Quạ trçnh tảo máưm (trung tám kãút tinh) :
Tảo máưm l quạ trçnh tảonã
nh trong lng khäúi kim loải lng, chunïg l nhỉỵng máưm mäúng âáưu tiãn âãø phạt triãøn lãn
thnh hảt tinh thãø.
Theo âàûc tênh phạt sinh máưm âỉåüc chia lm hai loải : máưm tỉû sinh (âäưng pha) v
máưm khäng tỉû sinh (k sinh)
a-Máưm tỉû sinh (máưm âäưng pha) : L máưm sinh ra trỉûcti
giụp âåỵ ca bãư màût cạ
c hảt ràõn cọ sàơn trong âọ .

Tải nhiãût âäü tháúp hån T
s
cạc nhọm ngun tỉí sàõp xãúp cọ tráût tỉû trong kim loải lng
cọ kêch thỉåïc låïn hån mäüt giạ trë xạc âënh ỉïng våïi mäùi nhiãût âäü s cäú âënh lải, khäng tan
âi nỉỵa v cọ âiãưu kiãûn phạt triãøn lãn thnh hảt tinh thãø.
Ta xẹt âiãưu kiãûn nàng lỉåüng ca sỉû tảo máưm ny.Gi sỉí ràòng tải nhiãût âäü no âọ
nh hån Ts trong kim loải lng xút hiãûn n nhọm ngun tỉí sàõp xãúp tráût tỉû cọ thãø têch v.
Tải nhiãût âäü ny ta cọ F
r
< F
l
.Gi 'F
v
= F
l
- F
r
, l hiãûu säú nàng lỉåüng tỉû do giỉỵa kim loải
lng v kim loải ràõn tênh cho mäüt âån vë thãø têch kim loải lng thç 'F
v
< 0 khi T < T
s
.
Khi tảo ra n nhọm ngun tỉí tráût tỉû nọi trãn thç nàng lỉåüng ca hãû thäúng gim âi mäüt
lỉ F hỉng do tảo nãn bãư màût
tàng thãm mäüt lỉåüng l nsV. Trong âọ : s l diãûn têch tiãúp xụcgi
åïi kim loải lng ,cn V lsỉïc càng bãư màût trãn m
thç nàng lỉ
'F = - nv'F
v

+ nsV
Coi cạc nhọm ngun tỉí tráût tỉû cọ dảng hçnh cáưu bạn kênh r, ta cọ:
'F = -
3
4
Sr
3
n'F + 4Sr
2
nV (1)
v
ÅÍ nhiãût âäü nháút âënh nh hån T
s
thç 'F
v
v V l hàòng säú nãn 'F = f(r). Bàòng thỉûc
ï ta nháûn tháúy :
nghiãûm ngỉåìi ta â v âỉåüc âäư thë vãư sỉû phủ thüc giỉỵa nàng lỉåüng tỉû do v bạn kênh r
ca nhọm ngun tỉí tráût tỉû. Tỉì âäư thë âo
17
-Nãúu nhọúm ngun tỉí tráût tỉû cọ r
1
< r
th
thç khi nọ phạt triãøn lãn lm cho nàng lỉåüng
ca hãû thäúng tàng lãn, khäng ph håüp våïi tỉû nhiãn nãn s tan âi.
-Nãúu nhọm ngun tỉí trátû tỉû cọ r
2
> r
th

khi phạt triãøn lãn lm gim nàng lỉåüng ca
hãû thäúng v nọ tråí thnh máưm tháût sỉû.
Kãút
õp
htåïi hản nhỉ sau : tçm giạ trë cỉûc âải ca biãøu thỉïc (1) v tênh
âỉåü
th
=
lûn : tải mäüt nhiãût âäü nháút âënh nh hån Ts trong kim loải lng cọ vä säú nhọm
ngun tỉí sà xãúp tráût tỉû cọ kêch thỉåïc khạc nhau. Chè nhỉỵng nhọm no cọ kêch thỉåïc
låïn hån mäüt giạ trë tåïi hản no âọ måïi tråí thnh máưm thátû sỉû, cn nhỉỵng nhọm khạc tan
âi.
Ta cọ thãø tênh bạnkên
Fv'
V
2
c r û(2) , giạ trë r = 0 khäng cọ nghéa. Khi nhiãût âäü kãút tinh cng tháúp
('Fåïn) thç r
th
cng nh v cng cọ nhiãưu nhọm ngun tỉí tráût tỉû cọ kêch thỉåïc låïn hån
r
th
â í thnh máưm. Do âọ sỉû kãút tinh xy ra dãù dng hån. Tải T = T
s
ta cọ r
th
=
v
ãø trå
l

f ,quạ
trçnh sinh máưm khäng xy ra .
ïng
û sinh ráút quan trng trong thỉûc tãú v do váûy quạ trçnh kãút tinh xy ra ráút
tan ráút nh nhỉ äxyt, bủi tỉåìng l, nitrit, hydrit cọ
kiãøu
biãût l cạc vãút nỉït v chäù läưi lm trãn thnh khn.
2-Quạ trçnh phạt triãøn máưm :
Sau khi cạc máưm âỉåüc tảo ra chụng s tiãúp tủc phạt tiãøn lãn thnh hảt tinh thãø. Quạ
çnh ny lm cho nàng lỉåüng tỉû do ca hãû gim âi ph håüp våïi tỉû nhiãn (l quạ trçnh tỉû
hạt)ì.Ta cọ thãø minh ha qụa trçnh ny bàòng cå cáúu máưm hai chiãưu (Cosen) v cå cáúu
áưm kãút tinh cọ lãûch xồõn.
b-Máưm khäng tỉû sinh (k sinh) :
L máư
m kãút tinh âỉåüc tảo nãn trãn bãư màût ca cạc hảt ràõn cọ sàơn trong kim loải
lng.
'F
r
r
1
r
th
r
2
Hçnh1.14 - Quan hãû giỉỵa bạn kênh máưm v 'F
Trong kim loải lng khäng thãø ngun cháút tuût âäúi âỉåüc, nãn bao giåì cng cọ tảp
cháút. Âọ l cạc cháút láùn läün khäng tan nhỉ : bủi than, bủi tỉåìng l,cạc äxyt,nitrit Chu
giụp cho quạ trçnh sinh máưm trãn bãư màût ca chụng xy ra dãù dng hån. Vai tr ca
máưm khäng tỉ
nhanh chọng. Máưm khäng tỉû sinh bao gäưm :

-Cạc pháưn tỉí váût láùn läün khäng
mảng v kêch thỉåïc khäng sai khạc nhiãưu våïi kim loải kãút tinh.
-Cạc hảt ráút nh cọ kh nàng háúp thủ trãn bãư màût ca chụng nhỉỵng ngun tỉí kim
loải kãút tinh.
-Thnh khn âục, âàûc
tr
p
m
18
ra ba máưm måïi. Quạ trçnh nhỉ váûy cỉï tiãúp tủc xy
íng kãút tinh åí giáy thỉï n. Do sỉû âënh hỉåïng ca
máưm
hỉỵng hảt do máưm sinh ra trỉåïc s låïn hån vç
gcng êt cọ âiãưu
cạc hçnh dạng sau âáy :
ỉång.
-Hảt dảng táúm : do máưm phạt triãøn mảnh theo mäüt màût â cho.
ilm ngüi ráút nhanh.
màût cọ
máût âä åïn máưm phạt triãøn mảnh hån cạc phỉång v màût cọ máût âäü bẹ. Màût khạc tinh
thãø cn phạt triãøn mảnh theo phỉång tn nhiãût, nãn ban âáưu ca sỉû kãút tinh, tinh thãø cọ
k quạ trçnh kãút tinh ta nháûn tháúy : âáưu tiãn máưm phạt
nãn trủc thỉï nháút. Sau âọ tỉì trủc thỉï nháú
t tảo ra trủc thỉï
c no âọ. Räưi tỉì trủc hai phạt triãøn ra trủc ba
D
r
T
V
JD

J
V
DE
V
EJ
E
D
T
V
DE
V
EE
E
E
V
DE
1.2.4.Sỉû tảo thnh hảt tinh thãø v hçnh dạng hảt kim loải âục :
1-Sỉû tảo thnh hảt tinh thãø :
Sỉû kãút tinh bao gäưm quạ trçnh tảo máưm v sau âọ cạc máưm phạt triãøn lãn. Khi cạc
máưm sinh ra âáưu tiãn phạt triãøn lãn,trong kim loải lng váùn tiãúp tủc sinh ra cạc máưm
måïi. Quạ trçnh cỉï tiãúp tủc nhỉ váûy cho âãún khi ton bäü kim loải lng kãút tinh hãút. Chụng
ta cọ thãø hçnh dung sỉû tảo thnh hảt tinh thãø nhỉ sau .Gi sỉí ràòng trong mäüt âån vë thãø
têch kim loải lng no âọ trong mäüt giáy sinh ra ba máưm. ÅÍ giáy thỉï hai ba máưm sinh ra
åí giáy thỉï nháút phạt triãøn lãn v sinh
a
)
b
)
H
inh 1.15- Máưm k

y
ï sinh dản
g
chm cáưu
(
a
)
v dản
g
tháúu kênh
(
b
)
.
ra cho âãún khi ton bäü khäúi kim loải lo
trong khäng gian l ngáùu nhiãn nãn phỉång mảng giỉỵa cạc hảt lãûch nhau. Cạc hảt
tảo thnh cọ kêch thỉåïc khäng âäưng âãưu, n
cọ âiãưu kiãûn phạt triãøn. Nhỉỵng hảt do cạc máưm cng sinh ra sau cn
kiãûn phạt triãøn nãn cọ thãø nh hån.
2-Hçnh dạng ca hảt kim loải âục:
Hảt kim loải nháûn âỉåüc sau khi âục cọ thãø cọ nhiãưu hçnh dạng ráút khạc nhau.Trong
thỉûc tãú cọ thãø gàûp
-Hảt dảng cáưu : do máưm kãút tinh phạt triãøn âãưu theo miph
-Hảt dảng kim : nháûn âỉåückh
-Hảt dảng âa cảnh : do cạc hảt phạt triãøn lãn chn ẹp láùn nhau. Âáy l dảng hảt
thỉåìng gàûp nháú
t.
1.2.5.Sỉû kãút tinh hçnh nhạnh cáy, kêch thỉåïc hảt kim loải :
a-Sỉû kãút tinh hçnh nhạnh cáy :
Sỉû phạt triãøn ca tinh thãø cng cọ tênh dë hỉåïng, tỉïc l theo cạc phỉång v

ü l
dảng hçnh nhạnh cáy. Quan sạt
triãøn theo phỉång cọ låüi nháút tảo
hai lm våïi trủc thỉï nháút mäüt gọ
19
Kãút qu l ban âáưu tảo ra tinh
thãø hçnh nhạnh cáy. Sau âọ
kim loải lng giỉỵa cạc nhạnh
cáy s kãút tinh v hảt tinh thãø
khäng cn dảng nhạnh cáy
nỉỵa. Nãúu vç l do no âọ sau
khi tảo ra nhạnh cáy xong,
kim loải lng hãút thç hảt tinh
thãø chè l dảng nhạnh cáy.
Nhạnh cáy thỉåìng tháúy åí lm
co ca váût âục. Nhạnh cáy låïn
nháút do nh váûtliãûu hc Nga
tron
quan trng âãø âạnh giạ cháút
åünâãø âo âảc
ïch ny khạ phỉïc tảp nãn êt dng).
áút, cáúp tạm l hảt bẹ nháút.
ảt, cạc phỉång phạp lm nh hảt:
Sa hiãưu trỉåìng håüp cọ
thãø nhçn tháúy bàòng màõt
ïng lm nh hảt kim loải vç hảt nh cọ cå tênh
håüp do u cáưu ca k thût ta måïi lm cho
h
g thỉûc tãú cọ nhiãưu úu täú nh
güi âãún âäü låïn hảt ta sỉí dủng hai âải

åüng sau :
-Täúc âäü sinh máưm : l säú lỉåüng tám
áưm sinh ra trong mäüt âån vë thãø têch v
l Trernop tçm ra di39cm
glm co thi thẹp âục
nàûng 100 táún. Nhạnh cáy ny
trỉng by tải viãûn bo tng
phạo binh Nga.
H
çnh 1.1
6
- Så âäư kãút tinh dảng nhạnh cáy
(a) v nh chủp tinh thãø nhạnh cáy (b)
b-Kêch thỉåïc hảt kim loải :
Kêch thỉåïc hảt kim loải l mäüt trong nhỉỵng chè tiãu
lỉ g kim loải (ch úu l cå tênh). Do khäng thãø tạch råìi tỉìng hảt kim loảira
nãn phi quy âỉa ra cạc quy ỉåïc âãø âạnh giạ âäü låïn ca chụng. Thäng thỉåìng xạc âënh
âäü låïn hảt trãn täø chỉïc tãú vi theo cạc phỉång phạp sau :
- Âo diãûn têch S ca hảt trãn màût càõt (ca
- Âo âỉåìng kênh d trung bçnh ca hảt (chiãưu ngang).
- So sạnh våïi bng chøn cọ âäü phọng âải X100 láưn (thỉåìng dng nháút).
Sau khi xạc âënh kêch thỉåïc theo mäüt trong ba cạch trãn ta sàõp xãúp chụng vo mäüt
bng cáúp hảt. Cáúp hảt kim loải tỉì -3, -2 11, 12. Thäng dủng nháút l tỉì
cáúp 1-8, cáúp
mäüt l hảt låïnnh
1.2.6. Cạc úu täú nh hỉåíng âãún âäü låïnh
u khi âục hảt kim loải khạ låïn, n
thỉåìng. Trong k thût âục ln cọ xu hỉå
täút hån v êt dn hån. Trong mäüt säú trỉåìng
ảt låïn khi âục.

a-Cạc úu täú nh hỉåíng âãún âäü låïn hảt :
Tron
n
v
n
,
v
'
'T
'T
H
çnh 1.1
7
- nh hỉåíng ca
âäü quạ ngüi
'
T âãún n, v
hỉåíng âãún âäü låïn ca hảt kim loải nhỉng
nh hỉåíng mảnh nháút l âäü quạ ngüi
' T. Âãø âạnh giạ nh hỉåíng ca âäü quạ
n
lỉ
m
20