KYP0040 MATERJALITEADUSE ÜLDALUSED - tud.ttu.ee

aeglane) ja seetõttu on tekkivad kristalliidid nagu kihilise ehitusega: iga kiht on erineva koostisega.
Mittetasakaalulist kristallisatsiooni ja tekkivate kristalliitide kihilist ehitust selgitavad joonised 6-6
ja 6-7.
Kui jahutada Cu-Ni sulamit koostisega 30% Cu, siis algab kristallisatsioon temperatuuril T 1 ja
tekkivate kristallide koostis on α 1 . Kui sulam on jahtunud temperatuurini T 2 , siis tekkiva kristallikihi
koostis on α 2 , kogu kristalli summaarne koostis aga α 1 ja α 2 vahepealne, näiteks α 2 ’.
Kui sulam on jahtunud temperatuurini T 3 , siis tekkiva kihi koostis on α 3 ja kogu kristalli koostis α 3 ’
jne. Seega tegelikult kasvava kristalli summaarne koostis muutub mööda joont α 1 , α 2 ’ ... α 7 ’, iga kihi
koostis on aga erinev (joon 6-7). Kristallisatsiooni lõppemise temperatuur ei ole mitte T 5 , nagu
peaks olema tasakaalulise kristallisatsiooni korral, vaid T 7 .
Sellist nähtust nimetatakse segregatsiooniks. Segregatsiooni kõrvaldamiseks tuleb viia läbi sulami
lõõmutus veidi allpool sulamistemperatuuri.
Tahke lahuse omadused sõltuvad koostisest mittelineaarselt. Joonisel 6-8 on toodud Cu – Ni sulami
tõmbetugevuse ja venitatavuse sõltuvus sulami koostisest.
6.3 Binaarsed eutektilised sulamid
Eutektikum – sulam, mis sulab ja kristalliseerub ilma üldkoostise muutuseta:
jahut
L←⎯⎯⎯
⎯ ⎯⎯⎯→A
+ B
kuumut
jahut
L ←⎯⎯⎯
⎯ ⎯⎯⎯→α + β
kuumut
kus L – vedelik; A ja B – ainete A ja B kristallid; α ja β – tahkete lahuste kristallid.
6.3.1 Lihtsa eutektikumiga sulamid
Lihtsa eutektikumiga sulami korral koosneb tahke faas komponentide A ja B kristalliitide
mehaanilisest segust.
Vaatleme näitena sulami Bi – Cd faasidiagrammi (joon 6-9).
Jooned: AEB – likvidusjoon; CD – solidusjoon.
E – eutektiline punkt. Sellele punktile vastav koostis on eutektiline (eutektikum) ja vastav
temperatuur on ka eutektiline. Selles punktis esinevad koos kolm faasi: L, Bi ja Cd.
Joonisel on näidatud igas koostise ja temperatuuri piirkonnas esinevad faasid. Kolmes piirkonnas
esinevad tasakaalus kaks faasi, seejuures allpool solidusjoont kaks tahket faasi – Bi ja Cd kristallide
mehaaniline segu. Joonisel on näidatud ka sulami, mille koostis on 60% Cd + 40% Bi, jahutamisel
toimuv faaside koostise ja struktuuri muutus. Kahefaasilistes piirkondades saab kasutada kangi
reeglit faaside suhtelise hulga (massi) määramiseks. Näit kui sulami olekut kirjeldab punkt G, siis
esinevad tasakaalus vedelik koostisega F ja tahke faas koostisega H (so Cd). Nende hulgad:
m L GH
=
mCd
FG
Selliste sulamite omadused sõltuvad koostisest lineaarselt.
6.3.2 Tahkete lahustega sulamid
Vaatleme konkreetset sulamit Pb – Sn. Siin tekivad kaks tahket lahust, üks sisaldab põhiliselt Pb-it
(α) ja teine põhiliselt Sn-it (β) (joon 6-10). Kui esinevad mõlemad tahked lahused, siis tekib nende
24