۲- پيوند يوني: -۴-۲
۱. اين نوع پيوند در تركيباتي يافت، شود كه متشكل ازيك عنصرالکترونگاتيو و يک عنصر الكتروپوزتيو باشند.
۲. پيوند اتمي حاكم در بسياري از سراميك ها، يوني است.
۳. پيوند يوني براساس انتقال و داد وستد الكترون است.
۴. در اين پيوند عنصر فلزي با دادن الكترو نهاي لايه ظرفيت خود به عنصر نافلز موجب مي شود تا هر دو عنصر به آرايش گاز پايدار
است كه در NaCl مي رسند و فلز به يون مثبت (كاتيون) و نافلز به يون منفي (آنيون) تبديل مي شود. يك مثال كلاسيك در اين مورد
شكل ( ۳) به طور شماتيك نشان داده شده است.
ساختار اتمي و پيوندهاي بين اتمي ۷
NaCl شكل ۳- شماتيك پيوند يوني در
۵. عامل پيوند، جاذبه الكترواستاتيكي بين يون مثبت و يون منفي است.
۶. ماهيت پيوند يوني، غيرجهت داراست يعني مقدار پيوند در تمام جهات اطراف يك اتم يكسان است.
۷. برخي خواص مواد با پيوند يوني:
الف  مواد با پيوند يوني، رسانايي الكتريكي خوبي ندارند:
در اين مواد عامل رسانايي، حركت يون هاست (الكترون آزاد وجود ندارد). از آن جايي كه اندازه ي بزرگ تر يون ها و نيروي دافعه ي بين
بارهاي هم نام مانع حركت آزادانه ي يون ها مي شود؛ اين مواد رسانايي خوبي ندارند.
ب  مواد با پيوند يوني شكل پذيري خوبي ندارند.
اين امر با توجه به مكانيزم تغيير فرم و قرار گرفتن بارهاي هم نام در كنار هم و ايجاد نيروي دافعه بين آن ها حين تغيير فرم توضيح
مي يابد.
۳-پيوند كووالانسي: -۴-۲
۱. پيوند كووالانسي به شكل خالص در الماس، سيليكون و ژرمانيوم يافت مي شود.
۲. پيوند كووالانسي پيوند اتمي حاكم در سراميك هاي سيليكاتي و شيشه ها است.
۳. پيوند اتمي برخي فلزات با نقطه ذوب بالا (تنگستن، موليبدن، تانتالم و ……) علاوه بر پيوند فلزي؛ ماهيت كووالانسي نيز دارد.
۴. پيوند كووالانسي در پليمرها نيز وجود دارد.
۵. پيوند كووالانسي براساس شراكت الكترون است. در اين پ يوند نزديك شدن دو هسته موجب ايجاد يك اربيتال الكتروني جديد شامل
الكترون هاي به شراكت گذاشته شده م يشود. در اين حالت الكترون هاي به شراكت گذاشته شده را مي توان متعلق به هر دو اتم دانست.
را نشان مي دهد.
۶. يكي از مهم ترين مشخصه هاي پيوند كووالانسي جهت دار بودن آن است. به علت نامتقارن بودن شكل اربيتال ها، قدرت پيوند بين
اتمي در تمام جهات يكسان نيست.
۷. برخي ويژگي هاي مواد با پيوند كووالانسي
الف  مواد با پيوند كووالانسي عايق خوب الكتريسته هستند. اين مواد به علت فقدان الكترون آزاد و ذرات يوني رساناي الكتريسته
نيستند.
ب  مواد كووالانسي به علت ماهيت جهت داربودن پيوندشان با شكل پذيري ضعيفي دارند. در واقع تغيير فرم اين مواد مستلزم تغيير در
زاويه ي پيوندي آ نهاست و تغيير در زاويه پيوندي يعني شكست پيوند كووالانسي.
۴-پيوندهاي تركيبي (هيبريدي) -۴-۲
در بسياري از مواد، پيوندهاي بين اتمي تركيبي از پيوندهاي اوليه يا ثانويه است.
۱. پيوند اتمي موجود در تركيبات بين فلزي، تركيبي از پيوند فلزي و پيوند يوني است. هرچه اختلاف الكترونگاتيويته دو فلز بيشتر
باشد، سهم پيوند يوني بيشتر است.
۲. پيوند اتمي موجود در سراميك ها، تركيبي از پيوند يوني و كووالانسي است. سهم پيوند كووالانسي در سراميك ها را مي توان به
صورت رابطه ي زير بيان كرد:
سهم پيوند كووالانسي
كمتر باشد؛ سهم پيوند كووالانسي بيشتر خواهد بود. DE اختلاف الكترونگاتيويته است. هرچه ؛ DE كه در آن
۳. نوع پيوند در بسياري از مواد مولكولي، تركيبي از پيوند كووالانسي و پيوندهاي ثانويه (واندروالس و هيدروژني) است.
ساختار اتمي و پيوندهاي بين اتمي ۹
۵-انرژي پيوندي -۲
منحني تغييرات نيروي بين اتمي (و انرژي پتانسيل) برحسب فاصله ي بين اتمي
اصول پيوند اتمي را م يتوان با درنظرگرفتن اندركنش دو اتم ايزوله كه از فاصله اي دور به هم نزديك مي شوند، درك كرد. در فواصل
دور؛ اندركن شها قابل صرف نظر كردن است. با نزديك شدن دو اتم به هم؛ دو نوع نيروي بين اتمي (جاذبه و دافعه) بين آن ها شكل
مي گيرد. مقدار آن ها تابعي از فاصله ي بين اتمي است (شكل ۵- الف)
۱. منشاْ نيروي جاذبه، بستگي به نوع پيوند اتمي دارد و به طور كلي ناشي از نيروي بين مراكز با بار مثبت و منفي است.
۲. منشاْ نيروي دافعه، هم پوشاني الكترون هاي لايه ي آخر است كه با هر چه بيشتر نزديك شدن دو اتم، مقدار آن افزايش مي يابد.
۳. نيروي خالص بين دو اتم مجموع اين دو نيرو است؛
FN =FA + FR
تعريف دانسيته ي صفحه اي:
تعداد اتم هايي كه مركز آن ها روي صفحه قرار دارد
عيوب کريستالي
عيوب کريستالي را مي توان براساس ابعاد آنها به ۴ دسته تقسيم کرد:
۱-عيوب صفر بعدي (عيوب نقطه اي): براي مثال ج اهاي خالي و اتم هاي محلول.
۲-عيوب يک بعدي (خطي): نابجايي ها
۳-عيوب دو بعدي (صفحه اي): مرزدانه ها، نقص در چيده شدن و دو قلويي.
۴-عيوب سه بعدي (حجمي): آخال، حفره، مک.
با کنترل عيوب کريستالي مي توان خواص ماده را کنترل کرد.
۱-به يک مکان تعادلي خالي، جاي خالي گويند
۲-عيوب جاي خالي مي تواند در حين فرايند انجماد، تغيير فرم پلاستيک، صعود نابجايي ها و يا در اثر تشعشعات اتمي به وجود آيد.
۳-ج اهاي خالي از نوع عيوب تعادلي در ماده هستند بدين معني که از نظر ترموديناميکي همواره بايد يک غلظت تعادلي جاي خالي در
ماده وجود داشته باشد.
۴-غلظت تعادلي جاي خالي در هر دما از رابطه آرينوسي زير پيروي مي کند:
تعداد اتم موجود در شبکه کريستالي در حالت کامل :
 ۱-عيوب نفطه اي در کريستال ها: الف) جاي خالي ب) اتم بين نشين ج) اتم جانشين با اندازه ي کوچکتر از اندازه ي
اتم هاي ميزبان د) اتم جانشين با اندازه ي بزرگتر از اندازه اتم هاي ميزبان ه) عيب فرانکل و) عيب شاتکي. همه ي
عيوب موجب به هم خوردن نظم کريستالي و ايجاد اعوجاج در شبکه ي اتمي مي شوند.
بنابراين با افزايش دما، کسر ج اهاي خالي به صورت نمايي افزايش مي يابد.
۵-حضور ج اهاي خالي در شبکه کريستالي نقش مهمي در ضريب نفوذ ماده دارد.
۲-اتم خودبين نشين: -۱-۴
۱-اتم خود بين نشين به اتمي گفته مي شود که از جاي خود در شبکه خارج شده و در يک مکان بين نشين قرار مي گيرد.
۲-در فلزات حضور يک اتم خودبين نشين، منجر به ايجاد اعوجاح نسبتا زيادي در شبکه مي شود زيرا اندازه اتم به طور قابل توجهي
بيشتر از امکان بين نشين است. بنابراين تشکيل اين عيب زياد محتمل نيست.
عيوب كريستالي ۳۱
۳-عيب فرانکل: -۱-۴
۱-اين عيب در مواد يوني رخ مي دهد.
۲-عيب فرانکل به يک جفت کاتيون - جاي خالي و کاتيون- بين نشين گفته مي شود. در واقع عيب فرانکل با ترک کردن يک کاتيون
از مکان معمولي خود در شبکه و قرارگيري آن در يک مکان بين نشين تشکيل مي شود (شکل ۱-ه).
۳-حضور عيب فرانکل موجب تغيير در بار الکتريکي ماده نمي شود.
۴-حضور عيب فرانکل در شبکه کريستالي، دانسيته ماده را تغيير نمي دهد.
۴-عيب شاتکي: -۱-۴
۱-اين در مواد يوني رخ مي دهد.
يک عيب شاتکي عبارتست از يک زوج جالي خالي کاتيون – جاي خالي آنيون. در واقع عيب شاتکي با AX ۲-در مواد يوني از نوع
خروج يک کاتيون و يک آنيون از شبکه کريستالي تشکيل مي شود( شکل ۱-و).
عيب شاتکي عبارتست از دو جاي خالي آنيون و يک جاي خالي کاتيون. در واقع عيب شاتکي در اثر خروج يک AX ۳-در مواد يوني 2
رخ مي دهد. بدين وسيله تعادل بار الکتريکي در شبکه کريستالي نيز تغيير نمي کند. X- و دو آنيون 1 A+ يون کاتيون 2
۴- حضور عيب شاتکي در شبکه کريستالي، دانسيته ماده را کاهش مي دهد.
۵-اتم هاي ناخالص: -۱-۴
افزودن اتم هاي ناخالص و يا اتم هاي ميهمان به شبکه کريستالي عنصر ميزبان بسته نوع ناخالص ها، غلظت آنها و دما مي تواند منجر به
تشکيل يک محلول جامد و يا يک فاز ثانويه جديد شود. در زير به بررسي محلول جامد مي پردازيم.
۲-محلول جامد -۴
۱-يک محلول جامد هنگامي تشکيل مي شود که با افزودن عنصر حل شونده (اتم هاي عنصر ميهمان) به عنصر ميزبان با ساختار
کريستالي حفظ شده و ساختار جديدي تشکيل نشود.
۲-يک محلول جامد از نظر ترکيب شيمياي همگن است و اتم هاي حل شونده به طور رندوم و يکنواخت در آن توزيع شده اند.
آلياژ هاي محلول جامد با آلياژهايي تک فاز هستند.
۳-افزودن عنصر حل شونده بيش از يک مقدار مشخص به يک عنصر منجر به تشکيل يک ساختار چند فازي مي شود. به اين مقدار
مشخص ، حد حلاليت گويند.
۴-بسته به محل قرارگيري اتم هاي ميهمان در شبکه کريستالي اتم هاي ميزبان، دو نوع محلول جامد تعريف مي شود:
الف- محلول جامد هاي جانشين: اتم هاي ميهمان جايگزين اتم هاي ميزبان مي شود (شکل ۱-ج و ۱-د).
ب- محلول جامد هاي بين نشين: اتم هاي ميهمان بين اتم هاي ميزبان در مکا نهاي بين نشين قرار مي گيرد ( شکل ۱-ب).
تذکر
۱- اتم هاي بين نشين داراي اندازه بسيار کوچکتري نسبت به اتم هاي ميزبان هستند. عناصري که مي توانند به طور بين نشين با
O , B , N, C : عناصر ديگر محلول جامد تشکيل دهند عبارتند از
۲- حد حلاليت محلول جامد هاي بين نشين محدود است .
۳-شرايط تشکيل محلول جامد کامل -۴
قوانين هيوم- روتاري اصولي را براي پيش بيني محدوده حلاليت دو عنصر را ارائه مي دهد:
۱) فاکتور اندازه اتمي
هر چه مقدار اين فاکتور کمتر باشد، حد حلاليت بيشتر خواهد بود.
۱۵ باشد، مقدار حلاليت در عنصر محدود خواهد بود. - در صورتي که مقدار نسبي اختلاف شعاع اتمي دو عنصر بيشتر % ۱۴
در صورتي که مقدار نسبي اختلاف شعاع اتمي دو عنصر کمتر از ۸٪ باشد، احتمال تشکيل محلول جامد کامل ياد خواهد بود.
در صورتي که مقدار نسبي اختلاف شعاع اتمي دو عنصر بين اين دو حد باشد، حلاليت متوسط خواهد بود.
۲) فاکتور ساختار کريستالي: براي حلاليت بالاي دو عنصر لازم است ساختار کريستالي مشابهي داشته باشند.
۳) اختلاف الکترو نگاتيويته: هر چه اختلاف الکترونگاتيويته بيشتر باشد تمايل به تشکيل ترکيب شيميايي يا ترکيب بين فلزي
بيشتر خواهد بود.
۴) فاکتور ظرفيت نسبي: دو عنصر با ظرفيت يکسان با تمايل بيشتري به تشکيل محلول جامد دارند.
در شرايطي که تمامي ديگر فاکتورها يکسان باشد با عناصر تمايل بيشتري به حل کردن عنصر با ظرفيت بالاتر از خود را دارند.
اهميت فاکتور هاي فوق از ۱تا ۴ کاهش مي يابد.
۴-عيوب خطي: -۴
مهمترين عيب خطي در شبکه هاي کريستالي، عيب نابجايي است.
نوع جابجايي متفاوت خواهد بود: (l) و بردار خط نابجايي (b) ۱-بسته به زاويه ي بين بردار برگرز
الف- در صورتي که بردار برگرز بر بردار خط نابجايي عمود باشد، نابجايي از نوع لبه اي است.
ب- در صورتي که بردار برگرز با بردار خط نابجايي موازي باشد، نابجايي از نوع پيچي است.
پ- در صورتي که بردار برگرز و بردار خط نابجايي نه بر هم عمود باشند نه با هم موازي، نابجايي از نوع مختلط است.
۲- حضور نابجايي ها در شبکه ي کريستالي موجب تسهيل تغيير فرم پلاستيک مي شود.
۵-عيوب صفحه اي (فصل مشترکي) -۴
عيوب فصل مشترکي مرز هاي دو بعدي هستند که معمولا مناطقي از ماده با ساختار کريستالي و/يا جهت گيري کريستالوگرافي
متفاوت را از هم جدا مي کنند. اين عيوب شامل سطوح خارجي ماده، مرز دانه ها، مرز هاي دو قلويي، نقص هاي چيده شدن و مرز هاي
فازي هستند.
عيوب كريستالي ۳۳
۶-سطوح خارجي: -۴
اتم هاي سطحي نسبت به اتم هاي درون ماده داراي تعداد اتم هاي همسايه کمتر (تعداد پيوند اتمي کمتر) و بنابراين انرژي بيشتري
هستند.
۷-مرز دانه: -۴
مرز دانه محل تلاقي دو دانه با جهت گيري کريستالوگرافي متفاوت است.
در دو طرف مرز دانه با ساختار کريستالي مشابه اما جهت گيري کريستالي متفاوت است.
اتم ها در منطقه مرزي، نظم کريستالي مشخصي ندارند و فاصله اتم ها از مقدار تعادلي آنها انحراف دارد.
تذکر (برخي ويژگ يهاي مرز دانه)
۱- مرز دانه محلي است پر انرژي.
۲- انرژي مرز دانه تناسب با اختلاف زاويه جهت گيري کريستالوگرافي دو دانه مجاور. هر چه اختلاف جهت گري بيشتر باشد با انرژي
مرزدانه نيز بيشتر خواهد بود.
۳- مرزدانه ها به علت انرژي بالاي خود با محل مناسبي براي جدايش اتم هاي ناخالصي هستند.
۴- مقاومت به خوردگي مرز دانه کمتر از مقاومت به خوردگي درون دامنه است.
۵- فاکور تراکم اتمي در مرز دانه کمتر از درون دانه است.
تذكر: اندازه دانه يکي از مهمترين پارامتر هاي کنترل کننده خواص مکانيکي مواد است:
۱-استحکام تسليم مواد پلي کريستال با کاهش اندازه ي دانه افزايش مي يابد.
رابطه ي هال-پچ
۲-چقرمگي شکست مواد با کاهش اندازه ي دانه بهبود مي يابد.
۳-ريزدانه کردن يکي از تنها مکانيز مهايي است که منجر به افرايش هم زمان استحکام و چقرمگي مي شود.
۴-آهنگ خزشي مواد، هنگامي که خزش نفوذي حاکم است، با کاهش اندازه دانه افزايش مي يابد.

۸-عيوب حجمي: -۴
حفره، تخلخلي، ترک ، آخال و فاز هاي ثانويه جزء عيوب حجمي محسوب مي شود.
فصل پنجم
دياگرام هاي فازي
دياگرام هاي فازي يکي از مهمترين ابزار هاي مهندسين مواد است، زيرا يکي از مهمترين عوامل کنترل کنند هي خواص مواد، ماهيت و
مقدار فازهاي تشکيل دهند هي آنهاست.
تعريف: يک آلياژ فلزي مخلوطي از يک فلز با ديگر فلزات يا غير فلزات است.
تعريف: اجزاء يک آلياژ عناصر شيميايي تشکيل دهنده آلياژ هستند.
هستند. O, Al , Mg ، هستند. در اسپينل Zn , Cu در برنج با اجزاء
تذكر: اجزاء يک آلياژ رابا حروف بزرگ انگليسي نشان مي دهند.
تعريف: فاز قسمتي از سيستم مي باشد که:
۱- در سرتاسر آن آرايش اتمي يکسان باشد.
۲- خواص فيزيکي و شيميايي در سرتاسر آن يکسان باشد.
۳- مرز مشخصي با اطراف خود داشته باشد.
۱-قانون گيبس -۵
تعداد فاز هاي در حال تعادل با هم را مي توان توسط رابطه زير بيان کرد:
F=C-P+2
که در آن:
تعداد اجزاء = C
تعداد فاز هاي در حال تعادل = P
درجه آزادي يا تعداد متغير هاي حالت مستقل آزاد = F
در مي آيد. F=C-P+ تذکر: در صورتي که متغير فشار ثابت باشد (که براي سيستم هاي جامد معمولي است) قانون گيبس به صورت 1
تذكر: درجه آزادي مقدار متغيرهايي مثل دما، فشار يا ترکيب شيميايي است که مي تواندن به طور مستقل تغيير کند. اما تغييري در
تعداد فاز هاي در حال تعادل به وجد نيايد.
تذكر: متغير هاي مستقل
P , T : ۱-در سيستم تک جزئي
در سيستم دو جزئي -۲ B X (B ترکيب شيميايي عنصر ) ,P,T
XC,XB,P,T : ۳- در سيستم هاي سه جزئي
XD,XC,XB,T,P : ۴- در سيستم هاي چهار جزئي
۲-دياگرام هاي فازي تک جزئي -۵
دياگرام فازي سيستم هاي تک جزئي، تغييرات فازي بر حسب دما و فشار را نشان مي دهند. شکل ( ۱) دياگرام فازي عنصري که فقط
يک فاز جامد دارد را نشان مي دهد.
شکل ۱ –دياگرام دياگرام فازي تک جزيي عنصري که فقط يک فاز جامد دارد..
تذكر:
۱- مرز فازي جامد و مايع ، تغييرات نقطه ذوب با فشار را نشان مي دهد. نقطه ذوب استاندارد، نقطه ذوب در فشار ۱ اتمسفر است.
۲- مرز فازي مايع و بخار تغييرات نقطه جوش بافشار را نشان مي دهد. نقطه جوش استاندارد، نقطه جوش در فشار ۱ اتمسفر است.
۳- مرز فازي جامد و بخار تغييرات نقطه تصعيد با فشار را نشان مي دهد.
۴-در نقطه سه گانه، سه فاز جامد، مايع و بخار در حالت تعادلند.
اگر در فشار ثابت به يک سيستم تک جزئي اجازه سرد شدن داده شود، منحني تغييرات دما بر حسب زمان (منحني سرد شدن) به
صورت شکل ( ۲) خواهد بود.
دياگرام هاي فازي ۳۷
شکل ۲ –منحني سرد شدن عنصر جامدي که فقط يک فاز جامد دارد.
همان طور که ملاحظه مي شود منحني ۵ منطقه دارد.
۱- بخار ، ۲- تغيير فاز از بخار به مايع (مذاب) ، ۳- مايع (مذاب)، ۴- تغيير فاز از مايع (مذاب) به جامد ، ۵-جامد
5 تک فاز است. تغييرات فازي در دم اهاي متناظر با مناطق 4,2 رخ مي دهد. هنگامي که يک استحاله فازي رخ , 3, سيستم در مناطق 1
مي دهد با گرماي پنهان استحاله آزاد مي شود (حين سرد شدن) يا جذب مي شود (حين گرم کردن). به همين علت دما حين
استحاله تقريبا ثابت مانده و سرد شدن فقط هنگامي ادامه مي يابد که استحاله کامل شود. قسمت هاي ثابت منحني سرد شدن بيانگر
وقوع استحاله هاي فازي مي باشد.
۳-معيارهاي بيان غلظت و ترکيب شيميايي: -۵
در اينجا پيش از پرداختن به دياگرام هاي فازي دوتايي، ابتدا به روش هاي بيان غلظت و ترکيب شيميايي مي پردازيم:
۴-دياگرام هاي فازي دو تايي -۵
در سيستم هاي دو جزئي متغيرهاي حالت دما، فشار و ترکيب شيميايي هستند. معمولا در بررسي دياگرام هاي فازي آلياژها فشار را
1 در نظر مي گيرند. atm ثابت و برابر
۱-دياگرام فازي نوع اول – حلاليت کامل در حالت مذاب و حالت جامد -۴-۵
و (Ni Cu قوانين هيوم – روتاري شرايط تشکيل محلول جامد کامل را بيان م يکند. بسياري از سيستم هاي آلياژي فلزي (همانند
تشکيل محلول جامد کامل مي دهند. دياگرام فازي اين سيستم هاي آلياژي به طور (MgO-NiO سيستم هاي سراميکي (مانند
شماتيک مشابه شکل ۳ خواهد بود.
شکل ۳-دياگرام فازي محلول جامد کامل
تذكر: در برخي شرايط خاص، دياگرام هاي فازي آلياژهايي که محلول جامد کامل تشکيل مي دهند، داراي مينيوم و ماکزيمم
هستند. به شکل ۴ توجه کنيد. در نقطه ي مينيوم يا ماکزيمم رفتار ذوب و انجماد آلياژ مشابه يک فلز خالص است.
شکل ۴- دياگرام هاي فازي محلول جامد که داراي مينيوم و ماکزيمم هستند.
دياگرام هاي فازي ۳۹
۲-اطلاعات قابل استخراج از دياگرام هاي فازي -۴-۵
تذكر: دياگرام هاي فازي فقط اطلاعات ترموديناميکي در مورد تعادل فازها به ما مي دهند و هيچ نوع اطلاعات سينتيکي به ما نمي دهد.
۱) اطلاعات در مورد ذوب و انجماد
۱. فرايند ذوب و انجماد در عناصر خالص در يک نقطه مشخص رخ مي دهد.
۲. بر خلاف فلزات خالص، آلياژها معمولا در يک محدوده دمايي منجمد و يا ذوب مي شوند.
۳. به منحني که در دماهاي بالاتر از آن فقط فاز مذاب پايدار است، منحني ليکدوس گفته م يشود و به منحني که در دماهاي پائين تر
از آن فقط فاز جامد پايدار است منحني ساليدوس گفته مي شود.
دماي پايان انجماد و (TS ) دماي شروع انجماد و دماي پايان ذوب شدن يک آلياژ است و دماي ساليدوس (TL ) ۴. دماي ليکدوس
دماي شروع ذوب شدن يک آلياژ است.
DTS = TL - TS : ۵. دامنه انجماد يا برد انجماد يک آلياژ برابر است با
وابسته به ترکيب شيميايي يک آلياژ است. DTS .۶
کمتر باشد احتمال تشکيل ريز تخلخلي هاي بين دندريتي کاهش م ييابد. DTS ۷. هر چه
۲) اطلاعات در مورد فازهاي موجود
الف  تعداد و نوع فازها
با مشخص کردن نقطه آلياژ يعني ترکيب شيميايي و دماي مورد نظر روي منحني با منطقه فازي آلياژ مشخص مي شود.
ب  ترکيب شيميايي فازهاي موجود
قدم اول: ابتدا نقطه آلياژ (ترکيب شيميايي و دما) روي دياگرام فازي مشخص شود.
قدم دوم:
الف  اگر در منطقه تک فازي باشيم، ترکيب شيميايي فاز برابر است با ترکيب شيميايي آلياژ.
يا خط رابط گفته مي شود. Tie-Line ب  اگر در منطفه دو فازي باشيم، يک خط افقي گذرنده از نقطه آلياژ رسم مي کنيم، به اين خط
سپس محل تقاطع اين خط با مرزهاي فازي را مشخص مي کنيم. ترکيب شيميايي متناظر با محل تقاطع، ترکيب شيميايي فاز مربوطه
است.
بسياري از خواص آلياژها وابسته به ريز ساختار آنها است. براي تعيين ريز ساختار يک آلياژ موارد زير بايد تعيين شود:
۱-اطلاعات قابل استخراج از دياگرام هاي فازي:
 تعداد و ماهيت فازهاي موجود
 ترکيب شيميايي فازهاي موجود
 درصد نسبي فازهاي موجود
۲- اطلاعات وابسته به سينتيک استحاله هاي فازي، نحوه عمليات حرارتي و يا عمليات هاي حرارتي – مکانيکي:
 شکل و اندازه دانه ها
 شکل و اندازه و نحوه توزيع فازهاي موجود
۶-انجماد يک آلياژ محلول جامد -۵
براي توضيح تحولات ريز ساختاري حين انجماد تعالي آلياژهاي محلول جامد به مثال زير توجه کنيد. وقتي يک آلياژ براي مثال
ذوب شده و سرد مي شود، فرايند انجماد نيازمد جوانه زني هسته هاي جامد اوليه و رشد آنهاست. جوانه زني هتروژن منجر Cu-40Ni
به اين امر خواهد شد که تحت انجماد بسيار کمي براي شروع انجماد نياز باشد. بنابراين انجماد آلياژ با رسيدن دماي مذاب به دماي
ليکدوس آغاز مي شود. (دياگرام فازي شکل ۷) و تاي لاين رسم شده در دماي ليکدوس بيانگر اين مطلب است که ترکيب شيميايي
است. Cu-52Ni برابر « اولين جامد که تشکيل م يشود »
دياگرام هاي فازي ۴۱
شکل ۷- تغييرات ترکيب شيميايي و ريزساختار حين انجماد تعادلي يک آلياژ محلول جامد
دو شرط لازم است: a براي رشد جامد
از فصل مشترک جامد – مذاب خارج شود. (DHf ) ۱) رشد نيازمند اين است که گرماي نهان ذوب
رخ دهد به گونه اي که حين سرد شدن ترکيب شيميايي فازهاي « نفوذ اتمي » ۲) بر خلاف انجماد فلزات خالص، انجماد آلياژ بايد
جامد و مذاب طبق منحني هاي ليکدوس و ساليدوس تعادلي تغيير کند.
گرماي نهان ذوب در محدوده دمايي انجماد از مذاب خارج مي شود و منحني سرد شدن آلياژها بر خلاف عناصر خالص يک تغيير در
( شيب نشان مي دهد (شکل ۸
شکل ۸- نمودار سرد شدن يک آلياژ محلول جامد و ارتباط آن با دياگرام فازي
است. اتم هاي نيکل Cu-52Ni است و اولين جامدي که منجمد مي شود داراي Cu-40Ni در ابتداي سرد کردن مذاب آلياژهاي حاوي
1250 فرايند انجماد به پيش رفته و C بايد به اولين هسته جامد نفوذ کرده تا اولين هسته جامد شود. اما پس از سرد کردن تا دماي
45% باشد. با سرد کردن از دماي Ni %32 و فاز جامد بايد حاوي Ni دياگرام فازي به ما مي گويد که در اين دما فاز مذاب بايد حاوي
1250 با برخي اتم هاي نيکل بايد از اولين هسته جامد تشکيل شده به طرف جامد جديد نفوذ کنند و بدين C ليکدوس به دماي
ترتيب غلظت نيکل در اولين جامد را کاهش دهد. اتم هاي نيکل اضافي از مذاب در حال انجماد به طرف جامد جديد نفوذ م يکنند. به
است، منجمد Cu-28Ni اين طريق، اتم هاي مس به دماي ساليدوس مي رسد، جايي که آخرين مذاب که بايد منجمد شود. و حاوي
را تشکيل دهد. درست زير دماي ساليدوس، تمام جامد داراي يک ترکيب شيميايي يکنواخت Cu-40Ni شود و به يک جامد ترکيب
در سرتاسر خود خواهد بود. Cu-40Ni برابر
تذكر:
۱) هنگام سرد کرن تعادل، ترکيب شيميايي سرتاسر آلياژ پس از انجماد برابر خواهد بود با ترکيب شيميايي مذاب اوليه.
۲) براي رسيدن به ساختار تعادلي، سرعت سرد شدن بايد بسيار آهسته باشد.
۷-انجماد غير تعادلي آلياژهاي محلول جامد -۵
هنگامي که سرعت سرد شدن بالاباشد، زمان کافي براي نفوذ اتمي وجود نخواهد داشت بنابراين ترکيب شيميايي فازهاي تشکيل
شونده حين انجماد از دياگرام فازي تعادلي تبعيت نخواهد کرد. در بسياري از فرايندهاي ريختگري کلي ما انتظار تشکيل ساختارهاي غير تعادلي را خواهيم داشت.

مجيد پورانوري، دانشگاه آزاد اسلامي واحد دزفول