Energia fluktuatsioonide tõttu võib mõni aatom omandada energia, mis ületab keskmise energia sedavõrd, et aatom saab võres liikuda. Seda energiabarjääri, mida aatom liikumiseks peab ületama (vajalikku lisaenergiat) nimetatakse difusiooni aktiveerimise energiaks. Aatomid, mis omavad seda lisaenergiat, on difusiooni mõttes aktiivsed. Nende kontsentratsioon sõltub temperatuurist Boltzmani võrrandi järgi: kus N aatomite üldine kontsentratsioon; C mingi konstant; E* - aktiveerimise energia. Vastavalt võrranile on n seda suurem, mida väiksem on E* ja mida suurem on T. Seejuures kasvab n temperatuuri tõusul eksponentsiaalselt. E* on vajalik sidemete lõhkumiseks ja võre deformeerimiseks liikumisel. Aatomi liikumiseks kristallvõres peab olema täidetud kaks tingimust: 1) kõrval peab olema tühi koht (vakants või võrevaheline tühik), kuhu minna; 2) aatom peab olema aktiivne. Metallides toimub difusioon kahe mehhanismi järgi. 4.1
Kontsentratsiooni sõltuvust koordinaadist x nimetatakse kontsentratsiooni profiiliks (joon 4- 4b). Selle sõltuvuse kalle mingis punktis dC/dx on kontsentratsiooni gradient. Statsionaarse difusiooni korral on kontsentratsiooni profiil lineaarne ja gradient konstantne: dC/dx= C/ x= Ca-Cb/Xa-Xb=const Statsionaarse difusiooni korral on difusioonivoog võrdeline kontsentratsiooni gradiendiga: J = - D dC / dx Fick'i I seadus kus J difusioonivoog suunas x; D võrdetegur e difusioonitegur. Miinusmärk on seetõttu, et difusioon toimub kontsentratsiooni vähenemise suunas. Kui D = const; S = const ja dC/dx = const, saame integreerimisel: m = - D S dC/ dx t See võrrand annab aja t jooksul läbi pinna S difundeerunud ainehulga. Kui S = 1; dC/dx = -1; t = 1, siis m = D Seega difusioonitegur võrdub ainehulgaga, mis ajaühikus difundeerub läbi ühikulise pinna, kui kontsentratsiooni gradient on 1. D mõõtühik on m2/s. 4. Materjalide tugevus
2) Monokristall on tahke keha, kus aatomite korrapärane paiknemine jätkub kogu keha ulatuses, st on üksainus suur kristall. Looduslikud monokristallid (nt. Mäekristall) on tavaliselt korrapärase hulktahu kujulised. Tehnilistel eesmärkidel kasvatatakse monokristalle kunstlikult. Monokristalli tõmbamise skeem sulandist joonis 2-19. Nii saadakse nt suuri pooljuhtmaterjalide monokristalle läbimõõduga kuni 40 cm ja pikkusega üle meetri. Anisotroopia on nähtus , kus monokristalli omadused eri suundades on erinevad. See on seotud osakeste erineva tihedusega erinevates suundades. Anisotroopia on seda suurem, mida ebasümmtrilisem on krisatall. Anisotroopsed omadused on nt elastusmoodul, peegeldumistegur, elektrijuhtivus. Polükritalne materjal on isotroopne, omadused on keskmised. Võimalik on valmistada polükristalseid materjale, milles kristallid on orienteeritud kindlas suunas. Selline polükritalne materjal võib olla anisotroopne.
kiiremini kui vakantsmehhanismi alusel, kuna võrevahelisi tühimikke on tunduvalt rohkem kui vakantse. Metallide omadifusioonis võrevaheline mehhanism on vähetähtis, küll aga on märgatav keraamilistes materjalides, mille kristallid ei oma suurimad pakketihedust. 4. Statsionaarne difusioon. Üldiselt sõltub difusiooniprotsess ajast. Statsionaarne difusioon on ajas püsiv difusiooniprotsess. Difusioonivoog J- ainehulk, mis difundeerub ajaühikus läbi ühikulise pinna. J=m/S*t Kui J ei muutu ajas, ongi tegemist statsionaarse difusiooniga. Toimub mingi gaasi difusiooni läbi vaheseina pindalaga S, kusjuures gaasi rõhku mõlemal pool vaheseina hoitakse konstantsena. Konsentratsiooni sõltuvus koordinaadist x nim kontsentratsiooni profiiliks. Selle sõltuvuse kalle mingi punktis dC/dx on kontsentratsiooni gradient. Statsionaarse difusiooni korral on kontsentratsiooni profiil lineaarne ja gradient konstantne.
Nende kontsent-ratsioon sõltub temperatuurist Boltzmani võrrandi järgi: n = N xC x exp(- E*/kT) kus N aatomite üldine kontsentratsioon; C mingi konstant E* - aktiveerimise energia. Vastavalt võrranile 4.1 on n seda suurem, mida väiksem on E* ja mida suurem on T. E* on vajalik sidemete lõhkumiseks ja võre deformee-rimiseks liikumisel.Aatomi liikumiseks kristallvõres peab olema täidetud kaks tingimust: 1) kõrval peab olema tühi koht ,kuhu minna;2) aatom peab olema aktiivne. Metallides toimub difusioon kahe mehhanismi järgi. 4.1.1 Vakantsmehhanism Aatom ja kõrvalolev vakants vahetavad kohad. Aatomi difusiooni korral selle mehhanismi alusel toimub vakantsi difusioon vastupidises suunas. E* on summa vakantsi tekkeenergiast ja kohavahetuse energiast E* on seda suurem, mida kõrgem on metalli sulamistemperatuurVakantsmehhanism on põhiline omadifusioonis ja difusioonis tahketes lahustes. 4.1
12. Polümeeride tüübid. Termoplastid, vedelkristalsed polümeerid, termoaktiivsed polümeerid, elastomeerid. Termokäitumise järgi jagatakse termoplastideks ja termoaktiivseteks. 1) Termoplastid on lineaarsed või väheargnenud polümeerid, mis korduval kuumutamisel vedelduvad ja jahtudes tahkestuvad. Nii amorfsed kui poolkristallilised. Amorfsed: polümetüülmetakrülaat, polüstrüool, polüvinüülkloriid. Osaliselt kristallilised: polüetüleen, polütetrafluoretüleen, polüpropüleen, polüamiid, polüetüleen-tereftalaat (polüester). 2) Vedelkristalsed polümeerid: neis esinevad vedelas olekus korrastatud alad: ühedimensionaalne või kahedimensionaalne. Vedelkristalses olekus on näiteks täisaromaatsed polüestrid ja täisaromaatsed polüamiidid. 3) Termoaktiivsed polümeerid kõvastuvad kuumenemisel, kuid ei pehmene enne hävimist.
kas otseselt või kaudselt inimese eksistentsi garanteerimiseks ja elu kvaliteedi parendamiseks. Materjali liigid on näiteks looduslik või sünteetiline, orgaaniline või anorgaaniline, massiivne või väike. Materjale on raske klassifitseerida, sest tunnused on ebamäärased. Materjalide keemia uurib mikrostruktuuri(aatomite, ioonide või molekulide asetus (vastastikune asukoht) mõju materjalide makroskoopilistele(füüsikalised, mehaanilised, rakendusomadused) omadustele. Materjaliteaduse eesmärk on uurida materjale ja nende omadusi ning luua uusi materjale, mille omadused vastaksid mingitele konkreetsetele vajadustele. Materjalide keemia eesmärk XXI sajandil on uute materjalide süntees lähenedes süsteemselt ja teaduslikult(mida kasutatakse, milliseid omadusi tuleb parandada, mida tehakse selles suunas, uue meetodi arendamine, uue produkti süntees, katsetamine, meetodi optimeerimine, tootmine). Materjalide sturktuur eristatakse liht- ja komposiit(ehk liit) materjale
Autorid: Priit Kulu Jakob Kübarsepp Enn Hendre Tiit Metusala Olev Tapupere Materjalid Tallinn 2001 © P.Kulu, J.Kübarsepp, E.Hendre, T.Metusala, O.Tapupere; 2001 SISUKORD SISSEJUHATUS ................................................................................................................................................ 4 1. MATERJALIÕPETUS.............................................................................................................................. 5 1.1. Materjalide struktuur ja omadused ...................................................................................................... 5 1.1.1. Materjalide aatomstruktuur........................................................................................................... 5 1.1.2. Materjalide omadused .........................
annaabi.ee 
100 punkti
~ 22 lehte
47 laadimist
0 arvamust 
Sisene Facebook'ga
Sisene Google'ga
Sisene LinkedIn'ga
Kõik kommentaarid