Tabla de Contenidos
Et eutektisk system er en homogen blanding av to eller flere komponenter som i fast tilstand danner et enkelt supergitter hvis hovedkarakteristikk er at det har et lavere smeltepunkt enn de enkelte komponentene. De fleste eutektiske systemer er binære systemer (dannet av bare to faser eller komponenter), selv om det er eksempler på at visse legeringer danner ternære eutektiske systemer.
Ordet eutektisk kommer fra det eldgamle greske uttrykket eutektos , som er en kombinasjon av begrepene eu , som betyr «brønn», og teko , som betyr å smelte. Derfor betyr eutektikk bokstavelig talt «brønnsmelting», med henvisning til det faktum at eutektikk er lettere å smelte enn deres individuelle komponenter på grunn av deres lavere smeltepunkt.
Hvordan dannes eutektiske systemer?
Et eutektisk system dannes bare når komponentene eller de faste fasene som utgjør blandingen er i en bestemt andel kalt den eutektiske sammensetningen. Denne sammensetningen er karakteristisk for hvert eutektisk system. Videre dannes eutektikk vanligvis mellom forbindelser som er like eller kjemisk relatert til hverandre. Dette er tilfellet med noen eutektiske legeringer dannet av to eller flere metaller.
Ved å varme og smelte en heterogen blanding av disse to fasene i passende forhold, dannes en homogen væskeblanding som ved avkjøling krystalliserer igjen, og danner en ny krystallinsk struktur der begge stoffene er en del av samme celle eller gitter. Dette er det såkalte supergitteret eller supercellen, som gjentas i alle retninger for å skape en helt homogen krystall der ingen av de to opprinnelige fasene kan skilles fra hverandre. Med andre ord, fasene i systemet samkrystalliserer for å danne et nytt fast stoff.
typer eutektikk
Eutektiske systemer kan klassifiseres på forskjellige måter. To vanlige former er i henhold til sammensetningen og krystalliniteten til det faste stoffet.
Avhengig av sammensetningen kan eutektikk klassifiseres som:
- Uorganisk eutektikk: er de som dannes av uorganiske forbindelser som metaller og salter. I sistnevnte tilfelle er de vanligvis hydratiserte salter. Dette er de vanligste eutektiske systemene.
- Organisk eutektikk: Mange organiske forbindelser danner eutektikk med hverandre. I dette tilfellet kalles de organisk eutektikk.
- Organiske/uorganiske eutektika: er de som dannes av en organisk og en uorganisk fase, slik som blandingen av vann og etanol.
I tillegg til denne klassifiseringen kan vi skille tre klasser av eutektikk avhengig av krystalliniteten til faststoffet, det vil si avhengig av dets mikrostruktur. Generelt sett kan denne mikrostrukturen være av to typer: fasettert og ikke-fasettert. De kalles også ofte henholdsvis glassaktig eller amorf mikrostruktur. I binære systemer kan tre forskjellige kombinasjoner av denne typen mikrostrukturer forekomme, noe som gir opphav til tre forskjellige klasser av eutektikk:
- Ikke-fasettert eutektikk – ikke-fasettert (NN): Disse er de vanligste og består av en ikke-fasettert eller amorf fase innebygd i en annen amorf fase. Disse eutektikkene viser en veldig vanlig mikrostruktur.
- Fasettert – ikke-fasettert (NF) eutektikk: I disse eutektikkene er en av fasene amorf eller ikke-fasettert mens den andre er fasettert. Mikrostrukturen til disse eutektikkene er vanligvis mellom regelmessig og kompleks, eller den kan til og med bli helt uregelmessig, avhengig av de spesielle egenskapene til hver fase.
- Fasettisert eutektikk – fasettert (FF): FF-eutektikk er sjeldne og danner vanligvis mellom to intermetalliske forbindelser. Disse eutektikkene har ofte unike mekaniske egenskaper som høy hardhet ved å danne langdistanse krystallstrukturer med sterke metalliske bindinger.
Eksempler på eutektiske systemer
Aluminium-silisiumlegering
Aluminium og silisium danner en uorganisk eutektisk legering av typen FN (fasettert – ikke-fasettert) når blandingen inneholder 13 masseprosent silisium. I dette systemet danner aluminium den amorfe fasen (kalt alfafasen), mens silisium danner den krystallinske eller fasetterte fasen av systemet. Denne legeringen er av stor betydning for fremstilling av støpte aluminiumsdeler.
Jern-karbonlegering (karbonstål)
Karbonstål er et eutektisk system kjent i hundrevis av år. Den består av en jernmatrise med karbonatomer innebygd i strukturen. Disse elementene danner et eutektisk system med en sammensetning av 4,30 % karbon og resten jern. Smeltepunktet til systemet (den eutektiske temperaturen) er 1147 °C og det består av en blanding av γ-austenitt med jernkarbid eller sementitt. Sementitt er tilstede i krystallinsk form innebygd i en amorf austenittmatrise, noe som gjør dette eutektiske systemet til et annet eksempel på FN-systemer.
bly-tinn legering
Det eutektiske systemet dannet mellom bly og tinn er et system som inneholder 62 % tinn etter masse. Denne blandingen smelter ved bare 183 °C, som er 50 °C under smeltepunktet for tinn, som er 232 °C, og nesten 205 °C under smeltepunktet for rent bly, som er 327,5 °C
Kamfer-naftalen legering
Naftalen og kamfer er begge aromatiske organiske forbindelser som danner et eutektisk system. Derfor er dette et eksempel på et organisk eutektisk system. Et system som ligner på dette dannes mellom naftalen og benzen.
Galinstan
Dette er et eksempel på et ternært eutektisk system. Den består av en legering som inneholder 68,5 % gallium, 21,5 % indium og 10 % tinn. Smeltepunktet til dette systemet er bare -19 °C, så blandingen er flytende ved romtemperatur. Dette faktum gjør galinstan til en giftfri erstatning for kvikksølv.
Nikkel-silisiumlegering
Det eutektiske nikkel-silisiumsystemet er et eksempel på et FF-eutektikum, det vil si en der begge fasene er i en krystallinsk tilstand, og danner fasetterte faste stoffer innebygd i hverandre. Den eutektiske sammensetningen er 84% nikkel og 16% silisium. Dette systemet kjennetegnes ved å være ekstremt hardt, motstandsdyktig mot tretthet og slitasje på grunn av vedheft.
Referanser
akademisk. (nd). Galinstan . Ordbøker og leksikon om akademiker. https://es-academic.com/dic.nsf/eswiki/515650
Biloni, H., & Boettinger, WJ (1996, 1. januar). STØRKNING . Fysisk metallurgi (fjerde, revidert og forbedret utgave). 1. 669–842. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780444898753500132
Kharia, HK (2013, 18. november). Fe–C diagram . Slideshare. https://en.slideshare.net/RakeshSingh125/fe-cdiagram
Lingai, L., & Nolwelnn, LP (2015, 1. januar). Innovative systemer for lagring av termisk solenergi i bygninger . Lagring av solenergi. 27–62. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780124095403000037
Lu, Y., Li, G., Du, Y., Ji, Y., Jin, Q., & Li, T. (2012, 8. mars). Elektromagnetisk modifikasjon av fasettert Ni31Si12-Ni2Si eutektisk legering . Kinesisk vitenskapsbulletin. https://www.researchgate.net/publication/257688727_Electromagnetic_modification_of_faceted-faceted_Ni31Si12-Ni2Si_eutectic_alloy
Southampton University. (nd). Størkning av Al-Si-legeringer . Southampton Storbritannia. https://www.southampton.ac.uk/%7Epasr1/al-si.htm
