تجزیه اسپینودالی

تجزیه اسپینودالی

اسلاید 1: به نام خداتجزيه اسپينودالي

اسلاید 2: مقدمهتحولات فازي به دو گروه عمده تقسيم مي شوند: اكثر تغيير حالتها با ايجاد سطح و فرآيند جوانه زني و رشد اتفاق مي افتد.در گروه كوچكي از تحولات كه به دگرگونيهاي همگن مشهور هستند ، در حين تحول سطح مشتركي ايجاد نمي شود و مرحله هسته گذاري در سيستم رخ نمي دهد و تمام تغييرات در فاز اوليه با همان ساختار رخ مي دهد.

اسلاید 3: مقدمه

اسلاید 4: دگرگوني همگنتشابه در فرآيند منظم شدن و تجزيه اسپينودالي در نمودار وجود دارد.بازه اي كه تحول در آن رخ مي دهد متفاوت است:منظم شدن در يك مسافت كم

اسلاید 5: مقدمه در سال 1932 Paul Merica به بررسي فرآيند سخت شدن duralium پرداخت و علت افزايش سختي نمونه ها را قبل از تشكيل رسوبهاي CuAl2 تجمع اتفاقي اتم هاي مس در شبكه اوليه دانست، بررسي هاي وي نشان داد كه براي حصول اين شرايط نياز به نفوذ سربالايي است.

اسلاید 6: Guinier’s and Preston’s با بكارگيري اشعه ايكس اين خوشه ها را مورد تاييد قرار داند و به افتخار آنها مناطق GP ناميده شد.مشكل دوم، ضريب نفوذ منفي نيز توسط Becker and Dehlinger با انجام محاسبات تئوري مورد تصديق قرار گرفت، و مناطقي كه در دياگرام فازي داراي ضريب نفوذ منفي هستند، مناطق اسپينودالي گفته مي شود. مقدمه

اسلاید 7: فرضيات سيستم اسپينودالي

اسلاید 8: در آلياژهايي كه آنتالپي انحلال آنها مخالف صفر است، فرض نظم و ترتيب تصادفي اتم ها بعنوان پايدارترين ترتيب اتم ها ،مورد قبول نمي باشد.در اين حالت كمينه انرژي در مقابله كمترين انرژي دروني و بيشترين آنتروپي بدست خواهد آمد. اين حالت براي سيستم هايي كه ε<0 ، با منظم شدن سيستم و كنار هم بودن تناوبي اتم هاي A,B حاصل مي گردد.اما براي حالتي كه ε>0 ،تجمع اتم هاي همنام در كنار يكديگر-خوشه اي شدن- منجر به كاهش انرژي آزاد سيستم مي گردد.منطقه نقص انحلال

اسلاید 9: در دياگرامهاي شامل تحول منوتكتيكدر دياگرامهاي انحلال كاملحضور منطقه نقص انحلال

اسلاید 10:

اسلاید 11: با افزايش دما سيستم به سمت حالت ايده آل ميل مي نمايد پس با افزايش دما، ميزان خوشه اي شدن كاهش مي يابد، كه البته علت اصلي آن سهم آنتروپي مي باشد.

اسلاید 12:

اسلاید 13: (G/T)=-Sعلت اين تغيير افزايش سهم آنتروپي محلول نسبت به آنتروپي عناصر خالص مي باشد.تجزيه اسپينودالي در يك محدوده دمايي رخ مي دهد.

اسلاید 14: بررسي تحول منوتكتيك

اسلاید 15: T1

اسلاید 16: فرضيات:سيستم آلياژي با تركيب متوسطc0 اين سيستم آلياژي به دو جز با تركيب متفاوت تجزيه مي شود.

اسلاید 17: خودبخودي و پيوسته واكنشunstable

اسلاید 18: flux, (D>0)flux=0flux, (D<0)flux=0

اسلاید 19: نيمه پايداري و ناپايداري فازيSmall separationLarge separationX1

اسلاید 20:

اسلاید 21: نيمه پايداري و ناپايداري فازيجوانه زني و رشد

اسلاید 22:

اسلاید 23:

اسلاید 24: به منظور تحول اسپينودالي فازهاي تشكيل شده بايستي داراي ساختمان كريستالي يكساني مانند فاز اوليه باشند.در ساده ترين حالت بايستي هر دو فاز داراي ساختار كريستالي يكسان و يا تفاوت ناچيزي در ساختمان آنها وجود داشته باشد.اين حالت در دماهاي بالا در سيستم ايجاد مي شود و به اسپينودال شيميايي شناخته مي شود.

اسلاید 25: وجود كوهيرنسي بين زمينه و فازهاي تشكيل شده در تحول:اين شرايط در دماهاي پايين و در صورت تفاوت جزيي بين ساختار كريستالي زمينه و فازهاي ايجاد شده حاصل مي گردد.

اسلاید 26: در صورت در نظر گرفتن كوهيرنسي

اسلاید 27: هسنه گذاري فازهاي ناهمبستههسته گذاري فازهاي همبستههسته گذاري فازهاي همبستهاسپبنودال شيميايياسپبنودال همبسته

اسلاید 28: تغييرات انرژي آزاد شيميايي :در صورتيكه يك آلياژ همگن با غلظت X0 به دو بخش وتغييرات انرژي آزاد سيستم محلول

اسلاید 29: انرژي شيب:در صورتيكه دو تركيب ذكر شده ايجاد شودو با يكديگر حالت همبسته داشته باشند، انرژي فصل مشتركي به شيب غلظتي وابسته استλ : طول موج نوسانهاي تركيب شيميايي :دامنهK : به اختلاف انرژي زوج اتم هاي همسان و ناهمسان وابسته است

اسلاید 30: انرژي كرنشي :در صورت تفاوت اندازه اتمهاي سازنده محلول جامد

اسلاید 31: اين خط به طور كامل در منطقه اسپينودال شيميايي قرار دارد

اسلاید 32: تفاوت در منطقه اسپينودال همبسته و ناهمبسته به پارامتر ηوابسته است.در صورت تفاوت اندازه اتمي بزرگ ، نياز به فراتبريدي بزرگ براي غلبه بر تاثير انرژي كرنشي است

اسلاید 33: سرعت دگرگوني اسپينودالي

اسلاید 34: با توجه به فرآيند نفوذي اين استحاله و نياز به نفوذ همزمان دوعنصر:سرعت دگرگوني به وسيله ضريب نفوذ درهم تعيين شدهو تركيب شيميايي به صورت نمايي با زمان افزايش داردثابت زماني ويژه اين تحول نيز :سرعت دگرگوني اسپينوداليλ : طول موج نوسانهاي تركيب شيميايي

اسلاید 35: با توجه به رابطه ثابت زماني: با كاهش ميزان λ مي توان اين ميزان سرعت را افزايش داد.حداقل مقدار نوسان تركيب شيميايي به منظور شروع تحول اسپينوداليبا افزايش فرا تبريد تا زير خط اسپينودال همبسته نيز مي توان طول موج كمينه ممكن را كاهش داد.

اسلاید 36: حضور انرژي كرنشي منجر به anisotropy در سيستم مي گردد.فرآيند خوشه اي شدن در بعضي از سيستم ها با قرار گرفتن در جهات نرم و قابل انعطاف انجام شود ، ميزان اين انرژي كرنشي را كمتر مي نمايند.علت قرارگيري خوشه ها در چنين راستاهايي به مقدار كم مدول در اين راستاها برمي گرددسيستم هاي مكعبي با قرار گرفتن در جهات 100و 111 اين شرايط را براي خوشه ها ايجاد مي نمايند.محل تشكيل خوشه هاوانرژي كرنشي

اسلاید 37: چند نمونه از آلياژهايي كه عمليات حرارتي اسپينودالي بر روي آنها انجام شده:

اسلاید 38: معمولا فازهاي تشكيل شده طي تحول اسپينودالي داراي ابعاد بسيار كوچكي و در حد ميكرون و كمتر از آن هستند . بر اين اساس ارزيابي ساختار با بكارگيري ميكروسكوپهاي الكتروني قابل انجام است.ارزيابي ميكروسكوپي:

اسلاید 39: Spinodal decomposition of undercool Ni-Si-B alloy

اسلاید 40:

اسلاید 41: مقايسه خواص با انجام عمليات تجزيه اسپينودالي: افزايش استحكاماز آن جمله مي توان به افزايش 3 برابري استحكام تسليم در سيستمCu-Ni-Sn اشاره نمود.از ديگر محصولات مي توان به توليد فولاديFe-Mn-Co-V با استحكام 45GPa اشاره نمودافزايش مقاومت ماده در بارگذاريهاي تناوبيمقاومت ماده در برابر سايشمقاومت در برابر خوردگي....

اسلاید 42:

اسلاید 43: X2