Termogravimetrik usulni qo’llash (TG)

|
Termogravimetrik usulni qo’llash (TG)
|
bet | 68/119 | Sana | 14.06.2024 | Hajmi | 4,04 Mb. | | #263652 | Turi | Учебник |
Bog'liq 21558 2 CDEAD1DE360DB13C9B7A03EFD7ECBD40E7F94F1FTermogravimetrik usulni qo’llash (TG). Isitganda bir moddada sodir bo’ladigan jarayonlar uning massasining o’zgarishi bilan birga kechadi. Nozik termabalanslar yordamida massaning o’zgarishi bilan birga keladigan o’zgarishlarni ro’yxatdan o’tkazish mumkin.
Termogravimetriya usulining ma’nosi moddaning qizdirilganda uning massasini o’zgartirish orqali mutlaqo har qanday o’zgarishlarni o’rganishdir.
Termogravimetriya quyidagilarga bo’linadi:
izotermik;
doimiy ravishda qayd etiladigan dinamik;
kvazistatik yoki bosqichli.
Termogramma yoki TG egri - bu massa o’zgarishining uning haroratiga bog’liqligi egri chizig’i bo’lib, u tajriba yo’li bilan olinadi. Termogravimetrik egri chizig’idagi ikkita harorat, agar u bir bosqichda davom etsa, har qanday parchalanish reaksiyasini tavsiflashi mumkin. Tn yoki kuzatilgan boshlang’ich harorat - bu termogravimetrik egri chiziq nol gorizontal chiziqdan chetga chiqadigan va moddaning og’irligi o’zgarishi boshlanadigan harorat. Moddaning vaznining to’liq pasayishi reaksiya tugashiga to’g’ri keladigan maksimal qiymatga yetgan haroratga oxirgi harorat Tk deyiladi. Isitish tezligi, ro’yxatga olish moslamasining sezgirligi, namuna joylashtiriladigan muhit, namunadagi zarrachalar hajmi va vazni, namunada adsorblangan gazlar mavjudligi va zarrachalarning o’rash zichligi - bularning barchasi natijalar aniqligi va namunaning o’ziga xos xususiyatlariga ta’sir qiladi. Dastlabki va oxirgi haroratlar, moddaning isitish tezligi oshishi sharti bilan yuqori mintaqaga o’tadi. Xuddi shu moddaning tez isishi bilan har qanday harorat oralig’ida sekinroq bo’lishidan pastroq bo’ladi.
Tug’ma termografiya (DTG) usulini qo’llash. DTG egri chizig’i vaqt o’tishi bilan moddaning og’irligini o’zgarishini TG egri chizig’ining chuqur miqdoriy xarakteristikasi uchun qayd etadi. Qo’shimcha ma’lumot DTG egri tomonidan berilgan, u vaqt o’tishi bilan moddaning massasi o’zgarishini qayd etadi va massa o’zgarishi egri chizig’ining birinchi hosilasi hisoblanadi. DTG egri chizig’i bir qator cho’qqilar bilan qayd etiladi, ularning pozitsiyasi TG egri pog’onalari bilan harorat shkalasiga to’g’ri keladi. DTG egri chizig’ini TG egri chizig’ini grafik ravishda farqlash orqali olish mumkin.
TG va DTG egri chiziqlarini matematik qayta ishlash natijasida moddaning konversiya jarayonining kinetik parametrlari - Ea faollashuv energiyasi va n reaksiya tartibi olinadi.
Metallga biror kuch ta’sir ettirilganda geometrik shaklini o’zgartirish deformatsiya deyiladi. Deformatsiya natijasida metallarning kristall panjarasi o’zgaradi. Panjara tugunchalaridagi atomlar o’z o’rnidan siljiydi. Normal temperaturada metallning deformatsiyasi uch bosqichdan: elastik va plastik deformatsiyalardan hamda yemirilishdan iborat bo’ladi.
Metallga ta’sir ettirilgan kuch olingandan keyin metall asli holiga (shakliga) qaytsa, ya’ni uning deformatsiyasi yo’qolsa, elastik deformatsiya deb ataladi. Masalan, po’lat prujina siqilsa, uning shakli o’zgaradi, yahni demormatsiyalanadi, bu prujina qo’yib yuborilsa, yani avvalgi vaziyatiga keladi, uning deformatsiyasi yo’qoladi. Ana shu deformatsiya elastik deformatsiya bo’ladi. Prujina siqilganda po’latning kristall panjarasi o’zgaradi, prujina qo’yib yuborilgandan keyin esa kristall panjara yana asli holiga keladi.
Metallning cho’zilishdagi elastik deformatsiyalanishi bilan kuchlanishi orasida chiziqli bog’lanish bo’ladi.
Bu bog’lanish matematik ifodasi quyidagicha bo’ladi va proportsionallik qonuni, boshqacha qilib aytganda, Guk qonuni deyiladi.
Bu yerda - normal kuchlanish; - proportsionallik koeffitsienti;
-deformatsiya (uzayish)
(6.2)
Proportsionallik koeffitsienti (E) Yung moduli, boshqacha aytganda, elastiklik moduli deb ataladi va burkchakning tangensiga teng bo’ladi;
(6.3)
Yung moduli metall kristall panjarasining turiga va parametiriga bog’liqdir. Binobarin, har xil metallar uchun Yung moduli turlicha bo’ladi. Metallning elastiklik xossasi ma’lum chegaragacha saqlanib qoladi, kuchlanish bu chegaradan
oshsa, metallning elastiklik xossasi yo’qoladi. Ana shu chegara elastiklik chegarasi deb ataladi.
Metallning elastiklik xossalari atomlararo ta’sir kuchlaridan kelib chiqadi, shuning uchun metall qizdirilganda elastiklik moduli pasayadi, chunki temperaturaning ko’tarilish natijasida metallning kristall panjarasidagi atomlararo masofa kattalashadi, binobarin, atomlarning o’zaro tortishuv kuchi zaiflashadi.
Metallga ta’sir ettirilgan kuch olingandan keyin metall asli holiga (shakliga) kelmasa, ya’ni unda qoldiq deformatsiya hosil bo’lsa, bunday deformatsiya plastik deformatsiya deyiladi. Metallda plastik deformatsiya shu metallga ta’sir ettirilgan nagruzka elastiklik chegarasidan ortgandagina vujudga keladi. Plastik deformatsiya, yuqorida aytib o’tilganidek, deformatsiyaning ikkinchi bosqichi, ya’ni elastik deformatsiyaning davomi bo’ladi.
Plastik deformatsiya jarayonida metallning deformatsiyaga qarshilik ortib boradi va plastik deformatsiyalanish xususiyati pasayadi. Elastik deformatsiya bilan plastik deformatsiya orasida chuqur fizikaviy farq bor. Metallning elastik deformatsiyalanishda, yuqorida aytib o’tilganidek, kristalll panjaradagi atomlar (ionlar) oralig’i o’zgaradi, ta’sir ettirilgan kuch olinganda esa atomlar (ionlar) oralig’i asliga keladi, natijada metallning bir qismi dastlabki holiga qaytadi, deformatsiya yo’qoladi. Plastik deformatsiya vaqtida esa kristallning bir qismi boshqa qismiga nisbatan siljiydi, ta’sir ettirilgan kuch olinganda kristallarning siljigan qismi avvalgi joyga qaytmaydi, ya’ni deformatsiya qoladi. Bundan tashqari plastik deformatsiya vaqtida donalar ichida mozayka bloklari maydalanadi, deformatsiya darajasi yuqori bo’lgan hollarda esa donalarning shakli va ularning fazada joylashuvi ham sezilarli darajada o’zgaradi, bunda donalar oralig’ida, ba’zan donalar ichida ham darzlar hosil bo’ladi.
Deformatsiyani o’lchash usuli qanchalik aniq bo’lsa, A nuqta shunchalik past turadi. Texnik o’lchashlarda namuna uzunligining yoki boshqa o’lchamining 0,2 protsentiga teng qoldiq deformatsiya hosil qiladigan kuchlanish xarakteristikasi
qabul qilingan, bu xarakteristika oquvchanlik chegarasi deb ataladi va σo yoki σoq bilan belgilanadi.
Eng katta kuchlanish metallning sinish (ajralish) paytiga to’g’ri keladi. Bu xarakteristika, ko’pincha, sinishga ko’rsatiladigan qarshilik deb ataladi.
Metallar tashqi kuch ta’sir ostidagina emas, balki hajm o’zgarishlari bilan bog’liq bo’lgan faza o’zgarishlaridan vujudga kelgan ichki kuchlanishlar ta’siri ostida ham plastik deformatsiyalanadi.
Plastik deformatsiya protsessini tekshirishda metallning monokristallaridan foydalanish ancha qulay. Plastik deformatsiya protsessini tekshirish natijasida, bu protsessning sirpanishi bilan borishini aniqlanadi.
Deformatsiya kuchsizroq bo’lganda dastlab siljish yo’nalishiga nisbatan eng qulay joylashgan tekisliklardagi atomlar sirpana boshlaydi, deformatsiya kuchaya borgan sari boshqa tekisliklardagi atomlar ham sirpanadi. Shunday qilib, plastik deformatsiya protsessi butun monokristal bo’ylab birin-ketin tarqaladi.
Metallning silliqlanib, so’ngra yaltillagan namunasini plastik deformatsiyalab, atomlarning sirpanish izlarini ko’rish mumkin: bu izlar sirpanish chiziqlari tarzda bo’ladi. Agar deformatsiya atomlarining ikkilanishi yo’li bilan borsa, metall namunasining mikroskopik tuzilishida ikkilangan plastinkalar paydo bo’ladi.
Rekristallanish temperaturasi (rekristallanishning eng kichik temperaturasi) har xil metallar uchun turlicha bo’ladi. Masalan, misning rekristallanish temperaturasi -270oC, temirniki - 450 oC, nikelniki - 600 oC, alyuminiyniki -500 oC, volfaramniki -1200 oC, qalay, qo’rgoshin va oson suyuqlanuvchi boshqa metallarniki esa normal temperaturadan past bo’ladi. Rekristallanish temperaturasi bilan suyuqlanish temperaturasi orasida quyidagi boglanish bor: Trek= aTsuyuq.
Bu yerda Trek - rekristallanish absolyut temperaturasi: Tsuyuql. - suyuqlanish absolyut temperaturasi, a- metallning tozaligiga bog’liq koeffitsent.
Metall qanchalik toza bo’lsa, bu metallning rekristallanish temperaturasi shunchalik past bo’ladi. Odatdagi texnik tozalikdagi metallar uchun a=0,3/0,4. Qotishmalarning rekristallanish temperaturasi, odatda, toza metallarnikidan yuqori bo’ladi va ba’zi hollarda suyuqlanish temperaturasining 0,8 xissasiga tenglashadi
(Trek= 0,8 Tsuyuql.), aksincha, juda toza metallarning rekristallanish temperaturasi
ancha past, ya’ni suyuqlanish temperaturasining 0,2 va, xatto, 0,1 ulushga teng bo’ladi. a koeffitsentdan foydalanib metall va qotishmalarning rekristallanish e hisoblab topish qiyin emas. Masalan, tarkibida 0,5% uglerod bo’lgan po’latning suyuqlanish temperaturasi taxminan 1500oC ga teng, uning rekristallanish temperaturasi Trek= 0,8*1500=1200 oC bo’ladi.
Rekristallanish temperaturasi deformatsiya darajasiga ham bog’liqdir: deformatsiya darajasi qanchalik katta bo’lsa, metallarning ichki tuzilishi shunchalik mayda, sturkturaning barqarorligi shunchalik kam bo’ladi va demak, barqarorroq holatni olish uchun shunchalik ko’p intiladi. Binobarin, deformatsiya darajasining katta bo’lishi rekristallanishni osonlashtiradi va rekristallanish temperaturasini pasaytiradi.
Rekristallanish temperaturasining amaliy ahamiyati g’oyat katta. Masalan, plastik deformatsiyalangan metallning deformatsiyadan oldingi strukturasini tiklash uchun bu metallni rekristallanish temperaturasidan yuqori temperaturagacha qizdirish kerak. Bu protses rekristallizatsion yumshatish deb ataladi.
Rekristallanish temperaturasidan yuqori tempraturalarda sodir bo’ladigan plastik deformatsiya natijasida metall kristall panjarasidagi atomlar siljisa va metall puxtalansada, ammo shu temperaturalarda bo’ladigan rekristallanish protsessi bu puxtalikni yo’qotadi.
Metallarga rekristallanish temperaturasidan yuqori temperaturada ishlov berish qizdirib bosim bilan ishlash deb, rekristallanish temperaturasidan past temperaturada ishlov berish esa sovuqlayin bosim bilan ishlash deb ataladi.
Metallarni bosim bilan ishlashda (bolg’alash, shtamplash va boshqalarda) rekristallanish temperaturasidan tashqari, deformatsiya, tezligini ham hisobga olish zarur. Deformatsiya tezligi kichik bo’lsa, rekristallanish minimal temperaturasidan yuqori barcha tempraturalarda metall rekristallanadi, deformatsiya tezligi katta bo’lganda esa rekristallanish oxiriga yetmay qolishi va ishlov berish vaqtida metallada bir qadar naklyop hosil bo’lishi mumkin. Temperaturaning ko’tarilishi bilan rekristallanish tezligi kuchli darajada ortadi.
Metallni qizdirib ishlashda uning palastikligini oshirish va puxtalanishiga yo’l qo’ymaslik uchun metall rekristallanish temperaturasidan ancha yuqori tempraturagacha qizdiriladi. Puxtalangan (naklyoplangan) metall yoki qotishmani yumshatishda ham rekristallanish temperaturasidan ancha yuqori temperaturadan foydalaniladi, bunday qilinganda rekristallanish protseslari yetarli darajada tez boradi.
|
| |