دورات هندسية

 

 

البناء البلوري للمعادن

النتائج 1 إلى 10 من 10
  1. [1]
    مهندس مواد و معادن
    مهندس مواد و معادن غير متواجد حالياً

    عضو

    تاريخ التسجيل: Aug 2007
    المشاركات: 36
    Thumbs Up
    Received: 0
    Given: 0

    البناء البلوري للمعادن

    البناء البلوري للمعادن

    The Structure of Crystalline Solids







    الأجسام البلورية والأمورفية (غير المتبلورة )
    Crystalline and Amorphous Solids

    تتكون جميح الأجسام من ذرات . وتسمي الأجسام التى يكون وضع الذرات فيها عشوائيا دون نظام معين بالأجسام الأمورفية (اي غير المتبلورة ) , ومن أمثلة هذه الأجسام الزجاج والشمع والقار. والمواد الأمورفية ذات البنيان الذي لا يتخذ اي شكل معين (أيزو تروبية) الخواص . اي أن خواصها الطبيعية
    في جميع الاتجاهات واحدة .

    وعلى النقيض من ذلك نجد أن الذرات بالاجسام البلورية تنتظم فيما بينها في نظام دقيق محكم , وقد تختلف الخواص الطبيعية لهذه الاجسام اختلافا كبيرا فى الاتجاهات المختلفة , ويقال أن هذه الاجسام ذات خواص بلورية.

    ومن الصفات المميزة للمعادن (الفلزات) بريقها المميز , وعدم شفافيتها , وتوصيلها
    للكهرباء والحرارة .

    و قد اعطى العلماء تعريفات عديدة للمعادن و من هذه التعريفات :
    (المعادن هى اجسام لامعة يمكن طرقها) وهذه الصفات المميزة للمعادن عبارة عن انعكاس للبناء الذري و تحدد هذه الصفات المميزة للمعادن بخواص العناصر الداخلة بها وبأشكال تجمع الذرات بها في البناء الذري في المعادن .
    و تكون جميع المعادن والسبائك المعدنية فى الحالة الصلبة مهما كانت طريقة استخلاصها أو
    تشغيلها ذات بناء بلوري بارز المعالم . وبما أن ذرات الأجسام البلورية عامة (وذرات المعادن على وجه الخصوص ) توجد فى مستويات واوضاع فراغيةمضبوطة تماما لذا فهذه الذرات تكّون فيما بينها ما يعرف بالشبكة البلورية الفراغية.

    1 . الشبكات البلورية للمعادن Crystal Structures

    وضعت اساسيات و نظريات علم البلورات و بنائها في القرن التاسع عشر ,وقد أثبتت الدراسات المتتالية و التي اجريت في مطلع القرن العشرين والتي استخدمت فيها الأشعة السينية أن فرضية وجود الشبكات البلورية صحيح تمام الصحة .


    أ. الشبكة المكعبية متمركزة (مركزية ) الحجم (الجسد) BBC (Body-Centered Cubic)

    أكثر انواع الشبكات البلورية انتشارا في المعادن. وهي عبارة عن مكعب مركزي من تسع ذرات : ثمانية منها تقع في اركان المكعب , والتاسعة فى مركزه (داخل المكعب ) . وكثير من المعادن ذات شبكة مكعبة متمركزة الحجم , ومن أمثلة هذه المعادن : ~

    الليثيوم والصوديوم و البوتاسيوم و الفاناديوم والكروم والحديد α والروبيديوم

    والمولبدينوم والتنجستن وغيرها.
    و تختلف متغيرات الشبكة (ضلع المكعب ) لكل معدن .

    وفيما يلى اطوال ضلع المكعب بالأنجستروم (Ǎ) لبعض المعادن :

    الليثيوم 3.5
    البيريليوم 3.04
    الحديد α 2.87
    المولبدينوم 3.14
    الكروم 2.89


    ب‌. الشبكة المكعبية متمركزة الوجه FCC ( Face-Centered Cubic) :
    ب‌.
    و تتكون الوحدة الأولية لها من 14 ذرة : ثمانية منها فىأركان المكعب وستة ذرات منها فى مركز وجه كل من أوجه المكعب الستة .
    و المعادن التالية ذات شبكت مكعبية متمركزة الوجه :
    الالومنيوم و الكالسيوم و النحاس والكوبالت والبالاديوم والفضة والبلاتين والذهب والرصاص

    وفيما يلي طول ضلع المكعب بالانجستروم (Ǎ) لبعضها :

    الألومينيوم 05. 4
    الحديدγ 3.63
    الذهب 4.08
    النحاس 3.6
    الرصاص 4.94


    جـ. الشبكة المسدسية Hexagonal Close-Packed) HCP)

    وحدتها الأولية ليست مجرد منشور سداسي تقع الذرات فى اركانه الاثنى عشر, بل هي عبارة عما يسمى بالوحدة المسدسية المزدحمة التكديس (المكتظة ) , وفيها بالإضافة إلى الذرات الموجودة فن الأركان وفي مركزي القاعد تين المسدستين ثلاث ذرات اخرى بداخل الوحدة . وبالإضافة إلى متغيرات الشبكة البلورية يعتبر عدد الذرات الموجودة بالوحدة الأولية والمحيطة بكل ذرة من ذرات الشبكة البلورية من الخواص الهامة للشبكة.

    ويسمى هذا العدد بعدد الترابط . وكلما زاد عدد الترابط كلما كانت الشبكة أكثر تكدسا (إكتظاظا) بالذرات. وعلى سبيل المثال للذرة بالوحدة الأولية المكعبية البسيطة ستة جارات تقع كلها على أبعاد متساوية عنها , اي أن عدد الترابط لهذه الوحدة 6. ودرجة امتلاء هذه الوحدة بالذرات (معامل التكدس ) تساوى 52ر0 اي أن 52% من فراغ هذه الشبكة تملؤه الذرات و 48% الباقية مسام (فراغ) .

    و في الشبكة البلورية المكعبية متمركزة الحجم BCC لكل ذرة ثماني جارات قريبة , اي أن عدد الترابط يساوي 8 . ومعامل التكديس لهذه الشبكة 0.68 .

    و في الشبكة البلورية المكعبية متمركزة الوجه FCC , والشبكة المسدسية المزدحمة التكديس تحيط بكل ذرة إثنا عشرة جارة قريبة , وعدد الترابط لهذه الشبكات 12 لكلتى الشبكتين ومعامل التكدس لكل منهما 0.74.

    ومن الصفات الهامة للبنيان البلوري كذلك عدد الذرات التى تعد من نصيب كل وحدة أولية للشبكة .

    وعلى سبيل المثال فكل ذرة من الذرات الموجودة بأركان المكعب في الشبكة المكعبية متمركزة الحجم BCC
    تحتسب كثمن 8/1 ذرة فى الوحدة الأولية وذلك ناشىء عن أن كل ذرة من هذه الذرات توجد فى آن واحد في ثمان وحدات اولية . و عدد مثل هذه الذرات يساوي 8 , إذآ فتحتسب جميح هذه الذرات فى الخلية بذرة واحدة
    ( 8 x 8/1 = 1 ) .
    أما الذرة الموجودة بالمركز فتحسب بجملتها في الوحدة الأولية , وبالتالي فنصيبالوحدة الأولية من الذرات
    ( 8 X 8/1 + 1 = 2 ) ذرتان.

    مثال اخر : في الشبكة المكعبية متمركزة الوجه FCC
    نصيب الوحدة الاولية اربع ذرات : 8 ذرات على اركان المعكب نصيبهم ذرة واحده
    ( 8 x 8/1 = 1 )
    و ستة ذرات على الوجه نصيب كل واحد نصف ذرة فصبح المجموع ذرتين 3 .
    ( 6 x 2/1 = 3 )
    فيصبح المجموع 4 ذرات .





    الترابط بين الذرات فى الشبكة البلورية :

    يحمل هذا الترابط طابعا خاصا يسمى بالترابط «المعدني (الفلزي)» فالذراتالموجودة فى أركان الشبكة البلورية تتنازل بسهولة عن الكترونات تكافئهاوتتحول إل أيوننات موجبة الشحنة . وهكذا تكون في أركان الشبكة البلوريةأيونات موجبة بدلا من الذرات المحايدة . ويمتلئ الفراغ بين الأيونات بالإلكترونات السالبة الشحنة - اي بما يسمى (بالسحابة الالكترونية) وتحددالإلكترونات الحرة التي تنجذب فى وقت واحد إل عدة أيونات موجبةالصلة بين هذه الأيونات .


    خصائص بناء الأجسام البلورية

    يعطي الوضع الهندسي المنتظم للذرات في الأجسام البلورية سماتخاصة لخواص هذه الأجسام تميزها عن خواص الأجسام غيرالبلورية أوالأمورفية . و أول هذه السمات هو توجهها (Anisotropy) ونقصد بذلك اختلاف الخواص الطبيعية للبلورات فى الاتجاهات المختلفة .

    البلورة المفردة (Single Crystal)

    لو أخذنا بلورة مفردة كبيرة من االمعدن (وتسمىايضا مونوكريستال) وقطعنا منها عينات فى اتجاهات مختلفة بالنسبة لمحور البلورة وأجرينا عليها الاختبارات لتعيين خواصها الميكانيكية والطبيعية لحصلنا على اثبات واضح (للانيزوتروبية)(Anisotropy) . وعلى سبيل المثال تبين التجارب التي أجريتعلى العينات المأخوذة من بلورة النحاس أن نقطة الكسر (المقاومة القصوى)σb تتراوح في الاتجاهات المختلفة من 14 إل 35كج /مم2 وأن الاستطالة النسبية تترواح من 10 إلى 55% كما أن توصيلها للحرارة والكهرباء يختلف اختلافا كبيرا فى الاتجاهات المختلفة , وهذا دليل على للأنيزوتروبية ((Anisotropy وهي النتيجة الحتمية للوضع الهندسي المنتظم للذرات فى الشبكة البلورية.


    المواد عديدة البلورات (Polycrystalline Materials)

    معظم المعادن و المواد البلورية تتكون عادة من عدد كبير من البلورات او الحبيبات (Grains), اي انها تعتبر اجسام عديدة البلورات. و تؤدي عشوائية اتجاه البلورات المختلفة في المعدن إلى تماثل خواص المعدن العديد البلورات فى الاتجاهات المختلفةعمليا.
    وكلما كانت حبيبات المعدن أدق كلما كان المعدن أكثر أنيزوتروبية ((Anisotropy.

    وينتج عن بعض عمليات التشغيل على البارد(Cold working) مثل عملية الدرفلة او السحب على درجة حرارة الغرفة , توجيه سائد للحبيبات(Grains) فى اتجاهواحد : فتمتد محاور الحبيبات بطول خط التشغيل أي فى اتجاه الدرفلة أوالسحب مثلا . وعند وجود مثل هذا البنيان (ويسمى كذلك بالنسيج ) نلاحظ أنيزوتروبية ((Anisotropy الخواص .
    وعلى سبيل المثال فالخواص الميكانيكية للألواح المدرفلة على البارد مقاسة فى اتجاه الدرفلة تختلف بالخواص الميكانيكية عن الاتجاه العمودي بالنسبة لاتجاه الدرفلة.



    اعداد مهندس مواد و معادن
    محمد حلواني

  2. [2]
    الأمير أمير
    الأمير أمير غير متواجد حالياً
    عضو فعال


    تاريخ التسجيل: Jul 2006
    المشاركات: 126
    Thumbs Up
    Received: 0
    Given: 0
    جزاك الله خير الجزاء

    0 Not allowed!


    الأمير أمير

  3. [3]
    اييمان
    اييمان غير متواجد حالياً
    جديد


    تاريخ التسجيل: Nov 2007
    المشاركات: 5
    Thumbs Up
    Received: 0
    Given: 0
    هل لديك اية مراجع تخص الموضوع،؟ جزاك الله خير الجزاء

    0 Not allowed!



  4. [4]
    أحمد محمد الحمداني
    أحمد محمد الحمداني غير متواجد حالياً
    عضو فعال
    الصورة الرمزية أحمد محمد الحمداني


    تاريخ التسجيل: Aug 2007
    المشاركات: 100
    Thumbs Up
    Received: 0
    Given: 0
    جزاك الله كل الخير
    تسلملي

    0 Not allowed!



  5. [5]
    احمد1970
    احمد1970 غير متواجد حالياً
    عضو فعال جداً


    تاريخ التسجيل: May 2007
    المشاركات: 224
    Thumbs Up
    Received: 0
    Given: 1
    ررررررررررررررررررررررررررررررررررررررررائع

    0 Not allowed!



  6. [6]
    أثرى
    أثرى غير متواجد حالياً
    عضو


    تاريخ التسجيل: Nov 2007
    المشاركات: 23
    Thumbs Up
    Received: 0
    Given: 0
    رائع جدا جزاك الله خيرا

    0 Not allowed!



  7. [7]
    الشخيبي
    الشخيبي غير متواجد حالياً
    V.I.P
    الصورة الرمزية الشخيبي


    تاريخ التسجيل: Dec 2005
    المشاركات: 7,931
    Thumbs Up
    Received: 223
    Given: 335
    جزاك الله خيرا م.محمد الحلواني....


    0 Not allowed!


    ((إِنَّ اللّهَ اشْتَرَى مِنَ الْمُؤْمِنِينَ أَنفُسَهُمْ وَأَمْوَالَهُم بِأَنَّ لَهُمُ الجَنَّةَ يُقَاتِلُونَ فِي سَبِيلِ اللّهِ فَيَقْتُلُونَ وَيُقْتَلُونَ وَعْدًا عَلَيْهِ حَقًّا فِي التَّوْرَاةِ وَالإِنجِيلِ وَالْقُرْآنِ وَمَنْ أَوْفَى بِعَهْدِهِ مِنَ اللّهِ فَاسْتَبْشِرُواْ بِبَيْعِكُمُ الَّذِي بَايَعْتُم بِهِ وَذَلِكَ هُوَ الْفَوْزُ الْعَظِيمُ ))[التوبة:111]

  8. [8]
    فاو الجنوبي
    فاو الجنوبي غير متواجد حالياً
    عضو


    تاريخ التسجيل: Nov 2006
    المشاركات: 26
    Thumbs Up
    Received: 0
    Given: 0
    تحية طيبة...هل من معلومات عن عيوب الشبكة البلورية

    0 Not allowed!



  9. [9]
    وردة النرجس
    وردة النرجس غير متواجد حالياً
    عضو فعال
    الصورة الرمزية وردة النرجس


    تاريخ التسجيل: Oct 2010
    المشاركات: 110
    Thumbs Up
    Received: 0
    Given: 1
    جزاكم الله خيييييييير

    0 Not allowed!


    قمــة الهندســـــة
    أن تبني جسراً من الأمل فوق بحر من اليأس

  10. [10]
    ج.ناردين
    ج.ناردين غير متواجد حالياً
    عضو فعال جداً
    الصورة الرمزية ج.ناردين


    تاريخ التسجيل: Oct 2010
    المشاركات: 339
    Thumbs Up
    Received: 6
    Given: 0
    روعة
    شكراً لك
    دمت بخير

    0 Not allowed!


    ابنة الأردن

  
الكلمات الدلالية لهذا الموضوع

عرض سحابة الكلمة الدلالية

RSS RSS 2.0 XML MAP HTML