Ötektik sistem nedir?

Bir ötektik sistem, katı halde tek bir süper kafes oluşturan iki veya daha fazla bileşenin homojen bir karışımıdır ve ana özelliği, tek tek bileşenlerinkinden daha düşük bir erime noktasına sahip olmasıdır. Çoğu ötektik sistem ikili sistemlerdir (yalnızca iki faz veya bileşenden oluşur), ancak üçlü ötektik sistemler oluşturan belirli alaşımların örnekleri vardır.

Ötektik kelimesi, “kuyu” anlamına gelen eu ve eritmek anlamına gelen teko terimlerinin bir kombinasyonu olan eski Yunanca eutektos teriminden gelir . Bu nedenle ötektik, kelimenin tam anlamıyla “iyi erime” anlamına gelir ve ötektiğin daha düşük erime noktalarından dolayı tek tek bileşenlerinden daha kolay erimesine atıfta bulunur.

Ötektik sistemler nasıl oluşur?

Bir ötektik sistem, yalnızca karışımı oluşturan bileşenler veya katı fazlar, ötektik bileşim adı verilen belirli bir oranda olduğunda oluşur. Bu bileşim, her ötektik sistemin karakteristiğidir. Ayrıca, ötektikler genellikle birbirine benzer veya kimyasal olarak ilişkili bileşikler arasında oluşur. İki veya daha fazla metalden oluşan bazı ötektik alaşımlarda durum böyledir .

Bu iki fazın heterojen bir karışımını uygun oranda ısıtarak ve eriterek, homojen bir sıvı karışımı oluşturulur; bu karışım, soğutulduğunda yeniden kristalleşir ve her iki maddenin de aynı hücrenin veya kafesin parçası olduğu yeni bir kristal yapı oluşturur. Bu, iki orijinal fazın hiçbirinin ayırt edilemediği tamamen homojen bir kristal oluşturmak için her yönde tekrarlanan sözde süper kafes veya süper hücredir. Başka bir deyişle, sistemin fazları birlikte kristalleşerek yeni bir katı oluşturur.

ötektik türleri

Ötektik sistemler farklı şekillerde sınıflandırılabilir. Bileşimine ve katının kristalliğine göre iki yaygın form vardır.

Bileşime bağlı olarak ötektikler şu şekilde sınıflandırılabilir:

• İnorganik ötektikler: metaller ve tuzlar gibi inorganik bileşiklerden oluşanlardır . İkinci durumda, bunlar genellikle hidratlı tuzlardır. Bunlar en yaygın ötektik sistemlerdir.
• Organik Ötektik: Birçok organik bileşik birbiriyle ötektik oluşturur. Bu durumda bunlara organik ötektik denir.
• Organik / inorganik ötektikler: su ve etanol karışımı gibi bir organik ve bir inorganik faz tarafından oluşturulanlardır.

Bu sınıflandırmaya ek olarak, katının kristalliğine, yani mikro yapısına bağlı olarak ötektikleri üç sınıfa ayırabiliriz. Genel anlamda, bu mikro yapı iki tip olabilir: yönlü ve yönlü olmayan. Ayrıca sırasıyla camsı veya amorf mikro yapı olarak da adlandırılırlar. İkili sistemlerde, bu tür mikro yapıların üç farklı kombinasyonu meydana gelebilir ve bu da üç farklı ötektik sınıfına yol açar:

• Yönsüz ötektikler – yönlü olmayan (NN): Bunlar en yaygın olanlarıdır ve başka bir amorf faza gömülmüş yönlü olmayan veya amorf bir fazdan oluşur. Bu ötektikler çok düzenli bir mikro yapı gösterirler.
• Yönlü – yönlü olmayan (NF) ötektikler: Bu ötektiklerde, fazlardan biri amorf veya yönlü değilken, diğeri yönlüdür. Bu ötektiklerin mikro yapısı, her fazın kendine özgü özelliklerine bağlı olarak genellikle düzenli ve karmaşık arasındadır veya hatta tamamen düzensiz hale gelebilir.
• Yönlü Ötektik – Yönlü (FF): FF ötektikler nadirdir ve genellikle iki intermetalik bileşik arasında oluşur. Bu ötektikler genellikle güçlü metalik bağlarla uzun menzilli kristal yapılar oluşturarak yüksek sertlik gibi benzersiz mekanik özelliklere sahiptir.

ötektik sistem örnekleri

Alüminyum-silikon alaşımı

Alüminyum ve silikon, karışım kütlece %13 silikon içerdiğinde FN (yönlü – yönsüz) tipi inorganik bir ötektik alaşım oluşturur. Bu sistemde, alüminyum amorf fazı (alfa fazı olarak adlandırılır) oluştururken, silikon sistemin kristal veya yönlü fazını oluşturur. Bu alaşım, dökme alüminyum parçaların imalatı için büyük önem taşımaktadır.

Demir-karbon alaşımı (karbon çeliği)

Karbon çeliği, yüzlerce yıldır bilinen ötektik bir sistemdir. Yapıya gömülü karbon atomlarına sahip bir demir matristen oluşur. Bu elementler, %4.30 karbon ve kalan demir bileşimi ile ötektik bir sistem oluşturur . Sistemin erime noktası (ötektik sıcaklık) 1.147 °C’dir ve γ-östenit ile demir karbür veya sementit karışımından oluşur. Sementit, amorf östenit matrisine gömülü kristal formda bulunur ve bu ötektik sistemi FN sistemlerinin başka bir örneği yapar.

Kurşun kalay alaşımı

Kurşun ve kalay arasında oluşan ötektik sistem, kütlece %62 kalay içeren bir sistemdir. Bu karışım sadece 183°C’de erir, bu da kalayın erime noktası olan 232°C’nin 50°C altında ve saf kurşunun erime noktası olan 327,5°C’nin neredeyse 205°C altındadır.

Kafur-naftalin alaşımı

Naftalin ve kafur, ötektik bir sistem oluşturan aromatik organik bileşiklerdir. Bu nedenle, bu bir organik ötektik sistem örneğidir. Naftalin ile benzen arasında buna benzer bir sistem oluşur.

galinistan

Bu, üçlü bir ötektik sistemin bir örneğidir. %68,5 galyum, %21,5 indiyum ve %10 kalay içeren bir alaşımdan oluşur. Bu sistemin erime noktası sadece -19 °C’dir, dolayısıyla karışım oda sıcaklığında sıvıdır. Bu gerçek, galinstan’ı cıva için toksik olmayan bir ikame yapar.

Nikel-silikon alaşımı

Nikel-silikon ötektik sistemi, bir FF ötektiğinin bir örneğidir, yani her iki fazın da kristal halde olduğu ve birbiri içine gömülü yönlü katılar oluşturduğu sistem. Ötektik bileşim %84 nikel ve %16 silikondur. Bu sistemin özelliği, son derece sert olması, yorulmaya ve yapışma nedeniyle aşınmaya karşı dayanıklı olmasıdır.

Referanslar

akademik. (son). galinistan _ Akademisyen hakkında sözlükler ve ansiklopediler. https://es-academic.com/dic.nsf/eswiki/515650

Biloni, H. ve Boettinger, WJ (1996, 1 ​​Ocak). KATILAŞMA . Fiziksel Metalurji (Dördüncü, Gözden Geçirilmiş ve Geliştirilmiş Baskı). 1. 669–842. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780444898753500132

Kharia, HK (2013, 18 Kasım). Fe–C diyagramı . Slayt paylaşımı. https://en.slideshare.net/RakeshSingh125/fe-cdiagram

Lingai, L., & Nolwelnn, LP (2015, 1 Ocak). Binalarda Termal Güneş Enerjisinin Depolanması için Yenilikçi Sistemler . Güneş Enerjisi Depolama. 27–62. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780124095403000037

Lu, Y., Li, G., Du, Y., Ji, Y., Jin, Q., & Li, T. (2012, 8 Mart). Yönlü yönlü Ni31Si12-Ni2Si ötektik alaşımının elektromanyetik modifikasyonu . Çin Bilim Bülteni. https://www.researchgate.net/publication/257688727_Electromagnetic_modification_of_faceted-faceted_Ni31Si12-Ni2Si_eutectic_alloy

Southampton Üniversitesi. (son). Al-Si alaşımlarının katılaşması . Southampton İngiltere. https://www.southampton.ac.uk/%7Epasr1/al-si.htm