अनाकार धातु मिश्र धातु. अनाकार धातुओं के उत्पादन की विधियाँ आधुनिक ठोस और अनाकार सामग्रियों का अनुप्रयोग
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अनाकार सामग्री: उनके गुण, आधुनिक तकनीक में अनुप्रयोग, उत्पादन के तरीके
पुरा होना:
समूह 206 एचएफएमएम का छात्र
डोरोज़्किन ए.पी.
जाँच की गई:
विभागाध्यक्ष
भौतिक रसायन
टोमिलिन ओ.बी.
परिचय
लंबे समय तक ऐसा लगता था कि भौतिकी में सबसे दिलचस्प चीज़ सूक्ष्म जगत और सूक्ष्म जगत का अध्ययन था। यहीं पर उन्होंने आसपास की दुनिया की संरचना को समझाने वाले सबसे महत्वपूर्ण, बुनियादी सवालों के जवाब खोजने की कोशिश की। और अब शोध का एक तीसरा मोर्चा सामने आया है - ठोस पदार्थों का अध्ययन।
ठोस पदार्थों का अध्ययन करना इतना महत्वपूर्ण क्यों है?
बेशक, व्यावहारिक मानवीय गतिविधि यहां बहुत बड़ी भूमिका निभाती है। ठोस धातु और डाइलेक्ट्रिक्स हैं, जिनके बिना इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग अकल्पनीय है; वे अर्धचालक हैं जो आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स, मैग्नेट, सुपरकंडक्टर्स और संरचनात्मक सामग्रियों का आधार बनाते हैं। संक्षेप में, यह तर्क दिया जा सकता है कि वैज्ञानिक और तकनीकी प्रगति काफी हद तक ठोस पदार्थों के उपयोग पर आधारित है।
लेकिन उनका अध्ययन करते समय न केवल मामले का व्यावहारिक पक्ष महत्वपूर्ण है। विज्ञान के विकास के आंतरिक तर्क - ठोस अवस्था भौतिकी - ने बड़ी प्रणालियों के सामूहिक गुणों के महत्व को समझा।
एक ठोस शरीर में एक अरब कण होते हैं जो एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। यह सिस्टम में एक निश्चित क्रम और माइक्रोपार्टिकल्स की संपूर्ण संख्या के विशेष गुणों की उपस्थिति का कारण बनता है। इस प्रकार, इलेक्ट्रॉनों के सामूहिक गुण ठोस पदार्थों की विद्युत चालकता निर्धारित करते हैं, और किसी पिंड की गर्मी को अवशोषित करने की क्षमता - ताप क्षमता - तापीय गति के दौरान परमाणुओं के सामूहिक कंपन की प्रकृति पर निर्भर करती है। सामूहिक गुण ठोस पदार्थों के व्यवहार के सभी बुनियादी पैटर्न की व्याख्या करते हैं।
ठोस पदार्थों की संरचना विविध होती है। हालाँकि, उन्हें दो बड़े वर्गों में विभाजित किया जा सकता है: क्रिस्टल और अनाकार ठोस।
1. अनाकार निकायों की सामान्य विशेषताएँ
सभी ठोस पदार्थ क्रिस्टल नहीं होते। अनेक अनाकार शरीर हैं।
अनाकार पिंडों में परमाणुओं की व्यवस्था में कोई सख्त क्रम नहीं होता है। केवल निकटतम पड़ोसी परमाणु ही किसी क्रम में व्यवस्थित होते हैं। लेकिन एक ही संरचनात्मक तत्व की सभी दिशाओं में कोई सख्त दिशात्मकता नहीं है, जो अनाकार निकायों में क्रिस्टल की विशेषता है।
अक्सर एक ही पदार्थ क्रिस्टलीय और अनाकार दोनों अवस्थाओं में पाया जा सकता है। उदाहरण के लिए, क्वार्ट्ज SiO2 या तो क्रिस्टलीय या अनाकार रूप (सिलिका) में हो सकता है। क्वार्ट्ज के क्रिस्टलीय रूप को योजनाबद्ध रूप से नियमित षट्भुज की जाली के रूप में दर्शाया जा सकता है। क्वार्ट्ज की अनाकार संरचना भी एक जाली की तरह दिखती है, लेकिन अनियमित आकार की। इसमें षट्कोण के साथ-साथ पंचकोण और सप्तकोण भी शामिल हैं।
1959 में, अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी डी. बर्नाल ने दिलचस्प प्रयोग किए: उन्होंने एक ही आकार की कई छोटी प्लास्टिसिन गेंदें लीं, उन्हें चाक पाउडर में लपेटा और एक बड़ी गेंद में दबाया। परिणामस्वरूप, गेंदें पॉलीहेड्रा में विकृत हो गईं। यह पता चला कि इस मामले में मुख्य रूप से पंचकोणीय फलक बने थे, और पॉलीहेड्रा में औसतन 13.3 फलक थे। अतः अनाकार पदार्थों में कुछ न कुछ व्यवस्था अवश्य होती है।
अनाकार पिंडों में कांच, राल, रसिन, मिश्री आदि शामिल हैं। क्रिस्टलीय पदार्थों के विपरीत, अनाकार पदार्थ आइसोट्रोपिक होते हैं, अर्थात उनके यांत्रिक, ऑप्टिकल, विद्युत और अन्य गुण दिशा पर निर्भर नहीं होते हैं। अनाकार निकायों में एक निश्चित पिघलने बिंदु नहीं होता है: पिघलने एक निश्चित तापमान सीमा में होता है। किसी अनाकार पदार्थ का ठोस से तरल अवस्था में संक्रमण गुणों में अचानक परिवर्तन के साथ नहीं होता है। अनाकार अवस्था का कोई भौतिक मॉडल अभी तक नहीं बनाया गया है।
अनाकार ठोस क्रिस्टलीय ठोस और तरल पदार्थ के बीच एक मध्यवर्ती स्थिति पर कब्जा कर लेते हैं। उनके परमाणु या अणु सापेक्ष क्रम में व्यवस्थित होते हैं। ठोस पदार्थों (क्रिस्टलीय और अनाकार) की संरचना को समझने से आप वांछित गुणों वाली सामग्री बना सकते हैं।
बाहरी प्रभावों के तहत, अनाकार शरीर ठोस पदार्थों की तरह लोचदार गुण और तरल पदार्थ की तरह तरलता दोनों प्रदर्शित करते हैं। इस प्रकार, अल्पकालिक प्रभावों (प्रभाव) के तहत, वे ठोस निकायों की तरह व्यवहार करते हैं और, एक मजबूत प्रभाव के तहत, टुकड़ों में टूट जाते हैं। लेकिन बहुत लंबे समय तक प्रदर्शन के साथ, अनाकार शरीर प्रवाहित होते हैं। आइए राल के एक टुकड़े का अनुसरण करें जो एक चिकनी सतह पर पड़ा है। धीरे-धीरे राल उस पर फैलती है, और राल का तापमान जितना अधिक होता है, यह उतनी ही तेजी से होता है।
कम तापमान पर अनाकार पिंड अपने गुणों में ठोस के समान होते हैं। उनमें लगभग कोई तरलता नहीं होती है, लेकिन जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है वे धीरे-धीरे नरम हो जाते हैं और उनके गुण तरल पदार्थों के गुणों के और करीब होते जाते हैं। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, परमाणुओं का एक स्थान से दूसरे स्थान पर कूदना धीरे-धीरे अधिक होने लगता है। क्रिस्टलीय पिंडों के विपरीत, अनाकार पिंडों में शरीर का कोई विशिष्ट तापमान नहीं होता है।
जब किसी तरल पदार्थ को ठंडा किया जाता है, तो वह हमेशा क्रिस्टलीकृत नहीं होता है। कुछ शर्तों के तहत, एक असंतुलित ठोस अनाकार (काँचयुक्त) अवस्था बन सकती है। कांच जैसी अवस्था में साधारण पदार्थ (कार्बन, फास्फोरस, आर्सेनिक, सल्फर, सेलेनियम), ऑक्साइड (उदाहरण के लिए, बोरॉन, सिलिकॉन, फास्फोरस), हैलाइड्स, चाल्कोजेनाइड्स, कई कार्बनिक पॉलिमर हो सकते हैं। इस अवस्था में, पदार्थ स्थिर हो सकता है लंबी अवधि के लिए, उदाहरण के लिए, कुछ ज्वालामुखीय चश्मे लाखों वर्ष पुराने हैं। कांच जैसी अनाकार अवस्था में किसी पदार्थ के भौतिक और रासायनिक गुण क्रिस्टलीय पदार्थ के गुणों से काफी भिन्न हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, ग्लासी जर्मेनियम डाइऑक्साइड क्रिस्टलीय की तुलना में रासायनिक रूप से अधिक सक्रिय है। तरल और ठोस अनाकार अवस्था के गुणों में अंतर कणों की तापीय गति की प्रकृति से निर्धारित होता है: अनाकार अवस्था में, कण केवल दोलन और घूर्णी गति करने में सक्षम होते हैं, लेकिन पदार्थ के भीतर नहीं जा सकते।
यांत्रिक भार या तापमान परिवर्तन के प्रभाव में, अनाकार पिंड क्रिस्टलीकृत हो सकते हैं। अनाकार अवस्था में पदार्थों की प्रतिक्रियाशीलता क्रिस्टलीय अवस्था की तुलना में बहुत अधिक होती है। पदार्थ की अनाकार (ग्रीक "अमोर्फोस" से - आकारहीन) अवस्था की मुख्य विशेषता परमाणु या आणविक जाली की अनुपस्थिति है, अर्थात, क्रिस्टलीय अवस्था की संरचना विशेषता की त्रि-आयामी आवधिकता।
ऐसे पदार्थ हैं जो केवल अनाकार अवस्था में ठोस रूप में ही मौजूद हो सकते हैं। यह इकाइयों के अनियमित अनुक्रम वाले पॉलिमर को संदर्भित करता है।
2. अनाकार धातु मिश्र धातु
अनाकार धातु मिश्र धातु (धातु के गिलास) धात्विक ठोस होते हैं जिनमें परमाणुओं की व्यवस्था में कोई लंबी दूरी का क्रम नहीं होता है। इससे उन्हें सामान्य क्रिस्टलीय धातुओं से कई महत्वपूर्ण अंतर मिलते हैं।
अनाकार मिश्र धातुएं पहली बार 1960 में पी. डुवेज़ द्वारा प्राप्त की गई थीं, लेकिन उनका व्यापक अनुसंधान और औद्योगिक उपयोग एक दशक बाद शुरू हुआ - 1968 में कताई विधि के आविष्कार के बाद। वर्तमान में, कई सौ अनाकार मिश्र धातु प्रणालियां ज्ञात हैं, धातु के चश्मे की संरचना और गुणों का पर्याप्त विस्तार से अध्ययन किया गया है, और उद्योग में उनके आवेदन का दायरा बढ़ रहा है।
2.1 अनाकार मिश्रधातुओं के उत्पादन की विधियाँ
एक अनाकार संरचना प्राप्त करने के लिए तरल धातु की अल्ट्रा-उच्च शीतलन दर को विभिन्न तरीकों से महसूस किया जा सकता है। उनमें जो समानता है वह कम से कम 106 डिग्री/सेकंड की शीतलन दर सुनिश्चित करने की आवश्यकता है। ठंडी प्लेट पर एक बूंद को गिराने, गैस या तरल के साथ एक जेट का छिड़काव करने, एक बूंद या जेट को सेंट्रीफ्यूज करने, बेस मेटल के द्रव्यमान द्वारा तेजी से गर्मी हटाने के साथ लेजर के साथ धातु की सतह की एक पतली फिल्म को पिघलाने की ज्ञात विधियां हैं। , गैसीय माध्यम से अल्ट्रा-फास्ट शीतलन, आदि। इन विधियों के उपयोग से विभिन्न चौड़ाई और मोटाई, तार और पाउडर का टेप प्राप्त करना संभव हो जाता है।
अनाकार टेप के औद्योगिक उत्पादन के लिए सबसे प्रभावी तरीके घूमने वाले ड्रमों की बाहरी (डिस्क शमन) या आंतरिक (केन्द्रापसारक शमन) सतहों पर तरल धातु के एक जेट को ठंडा करना या उच्च तापीय चालकता वाली सामग्रियों से बने ठंडे रोलर्स के बीच पिघल को रोल करना है।
चित्र .1। पिघले हुए पदार्थ से सख्त होकर पतली पट्टी बनाने की विधियाँ: क) केन्द्रापसारक सख्तीकरण; बी) डिस्क पर सख्त होना; ग) पिघला हुआ रोलिंग; घ) केन्द्रापसारक सख्तीकरण; ई) ग्रहों का सख्त होना
चित्र 1 इन विधियों के योजनाबद्ध चित्र दिखाता है। एक प्रेरण भट्ठी में प्राप्त पिघल को एक तटस्थ गैस द्वारा नोजल से बाहर निचोड़ा जाता है और एक घूर्णन ठंडा शरीर (रेफ्रिजरेटर) की सतह के संपर्क में आने पर जम जाता है। अंतर यह है कि केन्द्रापसारक शमन और डिस्क शमन विधियों में, पिघल को केवल एक तरफ ठंडा किया जाता है।
मुख्य समस्या बाहरी सतह की पर्याप्त मात्रा में सफाई करना है, जो रेफ्रिजरेटर के संपर्क में नहीं आती है। पिघली हुई रोलिंग विधि टेप की दोनों सतहों पर अच्छी गुणवत्ता पैदा करती है, जो चुंबकीय रिकॉर्डिंग हेड के लिए उपयोग किए जाने वाले अनाकार टेप के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। टेप के आकार पर प्रत्येक विधि की अपनी सीमाएँ होती हैं, क्योंकि जमने की प्रक्रिया के दौरान और विधियों के हार्डवेयर डिज़ाइन दोनों में अंतर होता है। यदि केन्द्रापसारक सख्त होने के दौरान पट्टी की चौड़ाई 5 मिमी तक है, तो रोलिंग से 10 मिमी या अधिक की चौड़ाई वाली पट्टियाँ बनती हैं।
डिस्क सख्त करने की विधि, जिसके लिए सरल उपकरण की आवश्यकता होती है, पिघलने वाले क्रूसिबल के आकार के आधार पर पट्टी की चौड़ाई को एक विस्तृत श्रृंखला में भिन्न करने की अनुमति देती है। यह विधि 0.1-0.2 मिमी की चौड़ाई और 100 मिमी तक चौड़ी टेप दोनों का उत्पादन करना संभव बनाती है, और चौड़ाई बनाए रखने की सटीकता ± 3 माइक्रोन हो सकती है। 50 किलोग्राम तक की अधिकतम क्रूसिबल क्षमता वाले इंस्टॉलेशन विकसित किए जा रहे हैं। तरल अवस्था से सख्त करने के लिए सभी इंस्टॉलेशन में, धातु जल्दी से जम जाती है, एक घूर्णन रेफ्रिजरेटर की सतह पर एक पतली परत में फैल जाती है। यदि मिश्र धातु की संरचना स्थिर है, तो शीतलन दर पिघल की मोटाई और रेफ्रिजरेटर की विशेषताओं पर निर्भर करती है। रेफ्रिजरेटर पर मेल्ट की मोटाई उसके घूमने की गति और मेल्ट की प्रवाह दर से निर्धारित होती है, यानी, यह नोजल के व्यास और मेल्ट पर गैस के दबाव पर निर्भर करती है। डिस्क को पिघल की आपूर्ति के कोण का सही विकल्प बहुत महत्वपूर्ण है, जो आपको रेफ्रिजरेटर के साथ धातु के संपर्क की अवधि बढ़ाने की अनुमति देता है। शीतलन दर भी पिघल के गुणों पर निर्भर करती है: तापीय चालकता, ताप क्षमता, चिपचिपाहट, घनत्व।
पतले अनाकार तार प्राप्त करने के लिए पिघले हुए तार से रेशे निकालने की विभिन्न विधियों का उपयोग किया जाता है।
चित्र 2 पिघले हुए पदार्थ से कठोर पतले तार बनाने की विधियाँ: क) पिघले हुए तरल को ठंडा करने वाले द्रव (पिघला हुआ बाहर निकालना) के माध्यम से खींचना; बी) घूमते ड्रम से धागा खींचना; ग) पिघले हुए पदार्थ को कांच की केशिका में बाहर निकालना; 1 - पिघलना; 2--शीतलक; 3--ग्लास; 4--नोज़ल; 5--घुमावदार तार
पहली विधि (चित्र 2, ए) में पिघली हुई धातु को लवण के जलीय घोल के माध्यम से एक गोल ट्यूब में खींचा जाता है।
दूसरे (चित्र 2, बी) में पिघली हुई धातु की एक धारा एक घूमते हुए ड्रम की आंतरिक सतह पर केन्द्रापसारक बल द्वारा रखे गए तरल में गिरती है: फिर जमे हुए धागे को घूमते हुए तरल से खोल दिया जाता है। एक ज्ञात विधि में कांच की केशिका में जितनी जल्दी हो सके पिघल को खींचकर एक अनाकार तार प्राप्त करना शामिल है (चित्र 2, सी)।
इस विधि को टेलर विधि भी कहा जाता है। फाइबर को ग्लास ट्यूब के साथ एक साथ पिघलाकर प्राप्त किया जाता है, और फाइबर का व्यास 2-5 माइक्रोन होता है। यहां मुख्य कठिनाई इसे कवर करने वाले ग्लास से फाइबर को अलग करना है, जो स्वाभाविक रूप से इस विधि द्वारा अनाकार मिश्र धातुओं की संरचना को सीमित करता है।
2.2 यांत्रिक गुण
अनाकार मिश्र धातुओं के यांत्रिक गुणों की पहली विशेषता जिस पर ध्यान दिया जाना चाहिए वह उनकी बहुत उच्च शक्ति है। जैसा कि ज्ञात है, सैद्धांतिक ताकत, यानी, फ्रैक्चर विमान में सभी अंतरपरमाणु बंधनों को तोड़ने के लिए आवश्यक तनाव, 1~10E है? (ई यंग का मापांक है)। वास्तविक धातुओं की ताकत परिमाण के दो से तीन क्रम कम है - केवल मूंछों (मूंछों) की ताकत सैद्धांतिक के करीब पहुंचती है।
अनाकार मिश्र धातुओं के लिए, सैद्धांतिक ताकत के करीब 0.040.05Ey?… के मान भी विशिष्ट हैं। यह, सबसे पहले, क्रिस्टल की तुलना में कम लोचदार मॉड्यूली के कारण होता है, और दूसरा, विरूपण और फ्रैक्चर के विशिष्ट तंत्र के कारण होता है। अनाकार मिश्र धातुओं का पॉइसन अनुपात आमतौर पर 0.4 के करीब होता है - यह क्रिस्टलीय धातुओं (0.3) और तरल पदार्थ (0.5) के बीच एक मध्यवर्ती मूल्य है। अनाकार मिश्र धातुओं की एक अप्रत्याशित संपत्ति प्लास्टिक प्रवाह से गुजरने की उनकी क्षमता है। क्रिस्टल में, जैसा कि ज्ञात है, प्लास्टिक व्यवहार अव्यवस्थाओं की गति से सुनिश्चित होता है। लेकिन अनुवादात्मक समरूपता के बिना एक शरीर में, शास्त्रीय अर्थ में अव्यवस्थाएं असंभव हैं, और कोई उम्मीद करेगा कि अनाकार पदार्थ बिल्कुल भंगुर होंगे। अकार्बनिक ग्लास इस तरह व्यवहार करते हैं, लेकिन अनाकार धातुओं में प्लास्टिक विरूपण अभी भी होता है।
विकृत करने की क्षमता, क्रिस्टल के मामले में, धात्विक बंधन की भ्रमणशील, गैर-दिशात्मक प्रकृति से जुड़ी होती है। इस मामले में, अनाकार निकायों में निहित उच्च शक्ति का एहसास करना संभव है, बशर्ते कि भंगुर फ्रैक्चर को उपज बिंदु से कम तनाव पर दबाया जाए। अनाकार मिश्र धातुओं का प्लास्टिक विरूपण सजातीय हो सकता है, जब मात्रा का प्रत्येक तत्व विकृत होता है और नमूना एक समान विरूपण का अनुभव करता है, और अमानवीय, जब प्लास्टिक का प्रवाह पतली कतरनी बैंड में स्थानीयकृत होता है।
सजातीय विरूपण उच्च तापमान (क्रिस्टलीकरण तापमान के करीब) और कम तनाव (0.01Gf) पर होता है<, где G -- модуль сдвига). При этом скорость деформации пропорциональна приложенному напряжению. Вязкость з по мере развития деформации непрерывно растёт, и с повышением температуры этот рост ускоряется по аррениусовскому закону. Степень пластической деформации при гомогенном течении практически неограничена, и при правильно подобранных условиях можно добиться эффекта сверхпластичности с деформацией в сотни процентов. По-видимому, гомогенная деформация происходит за счёт непрерывной релаксации структуры, хотя она может протекать и после предварительного отжига при более высокой температуре.
परिणामस्वरूप, सजातीय विरूपण के बाद, मिश्र धातुएं आमतौर पर तेजी से भंगुर हो जाती हैं। अमानवीय प्लास्टिक प्रवाह कम तापमान और उच्च तनाव (cr0.8TT) पर होता है<0,02Gф>). यह लोडिंग दर के प्रति थोड़ा संवेदनशील है और व्यावहारिक रूप से तनाव सख्त होने के साथ नहीं है। सजातीय विरूपण के विपरीत, अमानवीय विरूपण अनाकार संरचना में क्रम की डिग्री में कमी का कारण बनता है। अमानवीय विरूपण के दौरान, प्रवाह कतरनी बैंड में केंद्रित होता है, जिसकी संख्या मिश्र धातु की प्लास्टिसिटी निर्धारित करती है। लोडिंग पैटर्न के आधार पर प्लास्टिसिटी बहुत भिन्न होती है। खींचते समय, यह आमतौर पर छोटा होता है - 1...2% की विकृति के बाद विनाश होता है, जबकि लुढ़कते समय, 50...60% की विकृति प्राप्त की जा सकती है, और झुकते समय, त्रिज्या की मोटाई के बराबर हो सकती है टेप (30...40 माइक्रोन)।
पारंपरिक क्रिस्टलीय मिश्र धातुओं की तरह, अनाकार मिश्र धातुओं का फ्रैक्चर भंगुर और कठोर हो सकता है। भंगुर फ्रैक्चर मैक्रोस्कोपिक प्रवाह के बाहरी निशान के बिना और तन्य अक्ष के लंबवत विमानों के साथ दरार से होता है। प्लास्टिक विरूपण के बाद या उसके साथ ही तन्य फ्रैक्चर होता है। यह उन तलों के साथ विकसित होता है जहां अधिकतम स्पर्शरेखीय तनाव कार्य करते हैं। अनाकार मिश्र धातुओं के तन्य फ्रैक्चर की एक विशिष्ट विशेषता फ्रैक्चर सतह पर दो जोनों की उपस्थिति है: लगभग चिकनी दरार वाले क्षेत्र और ऐसे क्षेत्र जिनमें "नसों" को जोड़ने की एक प्रणाली देखी जाती है - अत्यधिक स्थानीयकृत प्लास्टिक प्रवाह के क्षेत्रों के उद्भव के निशान ~0.1μm की मोटाई के साथ।
2.3 भौतिक गुण
सबसे पहले, हमें अनाकार मिश्र धातुओं के चुंबकीय गुणों पर ध्यान देना चाहिए। अनाकार अवस्था में परमाणुओं की अव्यवस्थित व्यवस्था के बावजूद चुंबकीय क्षणों की एक व्यवस्थित व्यवस्था उत्पन्न हो सकती है। इसलिए, लोहा, कोबाल्ट, निकल और कुछ दुर्लभ पृथ्वी धातुओं पर आधारित कई अनाकार मिश्र धातुएँ लौहचुंबकीय हैं। उनका व्यवहार गुणात्मक रूप से क्रिस्टलीय लौहचुंबकों के व्यवहार के समान है: उनमें चुंबकीय डोमेन दिखाई देते हैं, चुंबकत्व उत्क्रमण के दौरान एक हिस्टैरिसीस लूप होता है, ऊपर एक क्यूरी बिंदु होता है जिसके ऊपर सहज चुंबकत्व गायब हो जाता है, आदि। अनाकार मिश्र धातुओं में, चुंबकीयकरण उत्क्रमण के दौरान डोमेन दीवारों की गति में कोई बाधा नहीं होती है, जैसे अव्यवस्थाएं या अनाज की सीमाएं; हालांकि, स्थानीय असमानताएं, आंतरिक तनाव से मैग्नेटोस्ट्रिक्शन आदि बाधाओं के रूप में कार्य कर सकते हैं। क्रिस्टलीकरण तापमान के नीचे एनीलिंग, जिससे अनाकार संरचना में छूट मिलती है और आंतरिक तनाव में कमी आती है, आमतौर पर बलपूर्वक बल कम हो जाता है। हालाँकि, कुछ मामलों में, इसके विपरीत, यह डोमेन सीमाओं के स्थिरीकरण के कारण हिस्टैरिसीस लूप के विस्तार का कारण बन सकता है।
लंबी दूरी के क्रम की कमी के कारण अनाकार मिश्र धातुओं का विद्युत प्रतिरोध क्रिस्टलीय मिश्र धातुओं की तुलना में काफी अधिक है। इसके अलावा, उनका विद्युत प्रतिरोध तापमान के साथ थोड़ा भिन्न होता है। अनाकार अतिचालक भी होते हैं।
2.4 अनाकार मिश्र धातुओं का अनुप्रयोग
1. लगभग 80% औद्योगिक अनाकार मिश्रधातुओं का उत्पादन उनके चुंबकीय गुणों के लिए किया जाता है। उनका उपयोग नरम चुंबकीय सामग्री के रूप में किया जाता है जो आइसोट्रोपिक गुणों, उच्च चुंबकीय पारगम्यता, उच्च संतृप्ति प्रेरण और कम बलपूर्वक बल को जोड़ती है। इनका उपयोग चुंबकीय स्क्रीन, चुंबकीय फिल्टर और विभाजक, सेंसर, रिकॉर्डिंग हेड आदि के निर्माण के लिए किया जाता है। अनाकार मिश्र धातुओं से बने ट्रांसफार्मर कोर में संकीर्ण हिस्टैरिसीस लूप के कारण बहुत कम चुंबकीयकरण उत्क्रमण हानि होती है, साथ ही उच्च विद्युत प्रतिरोध और छोटी मोटाई होती है, जो एड़ी धाराओं से जुड़े नुकसान को कम करती है।
यद्यपि अनाकार सामग्री रासायनिक रूप से क्रिस्टलीय सामग्री की तुलना में अधिक सक्रिय होती है, यदि उनमें क्रोमियम और अन्य तत्व होते हैं जो एक निष्क्रिय फिल्म के निर्माण में योगदान करते हैं, तो उनमें असाधारण रूप से उच्च संक्षारण प्रतिरोध हो सकता है और आक्रामक वातावरण में उपयोग किया जा सकता है; उदाहरण के लिए, मिश्र धातु Fe45Cr25Mo10P13C7 स्थायित्व में टैंटलम से भी बेहतर है। अनाकार मिश्र धातुओं का उपयोग उच्च शक्ति वाले मिश्र धातुओं के रूप में भी किया जाता है (उदाहरण के लिए, मिश्रित सामग्री और यहां तक कि कार टायर कॉर्ड के एक घटक के रूप में)। कुछ अनाकार मिश्र धातुएं इनवार और एलिनवार गुण प्रदर्शित करती हैं (अर्थात, उनके पास शून्य या लोचदार मॉड्यूल के करीब थर्मल विस्तार का गुणांक होता है जो कमजोर तापमान पर निर्भर होते हैं) और सटीक उपकरणों में उपयोग किया जा सकता है। अंत में, अनाकार मिश्र धातुओं का उपयोग नैनोक्रिस्टलाइन सामग्री के उत्पादन के लिए किया जाता है। अनाकार मिश्र धातुओं का उपयोग तकनीकी सीमाओं (परिणामस्वरूप अर्ध-तैयार उत्पादों की छोटी मोटाई, वेल्ड करने में पूर्ण असमर्थता) और गुणों की कम स्थिरता दोनों से बाधित होता है - उनकी संरचना और गुण न केवल गर्म होने पर, बल्कि कमरे में संचालन के दौरान भी महत्वपूर्ण रूप से बदलते हैं। तापमान।
चेल्याबिंस्क क्षेत्र में एक उद्यम है जो औद्योगिक पैमाने पर अनाकार धातु मिश्र धातुओं का उत्पादन करता है - यह एशिंस्की मेटलर्जिकल प्लांट ओजेएससी है। अनाकार मिश्र धातुओं के उत्पादन पर पहला काम 1984 में शुरू हुआ, और अनाकार टेप (ईएसपीटी -1) के उत्पादन के लिए कार्यशाला 1989 में बनाई गई थी।
लगभग 1000 मिमी के व्यास और 200 मिमी की चौड़ाई (चित्र 1, ए देखें) के साथ घूमने वाले ठंडे ड्रम की सतह पर तरल धातु के एक फ्लैट जेट को डालकर यूराल -100 इकाइयों पर अनाकार टेप का उत्पादन किया जाता है। परिणामी टेप की चौड़ाई 3 से 80 मिमी और मोटाई 20...30 माइक्रोन है। लौह 2NSR, 9KSR, 30KSR और कोबाल्ट 71KNSR, 86KGSR, 82K3KHSR, 84KKHSR पर आधारित नरम चुंबकीय अनाकार मिश्र धातु, साथ ही "फिनमेट" प्रकार 5BDSR के एक नैनोक्रिस्टलाइन मिश्र धातु का उत्पादन किया जाता है। (मिश्र धातु ग्रेड में तत्वों के पदनाम मिश्र धातु स्टील्स के समान हैं।) मिश्र धातुओं को उपभोक्ताओं को रोल में टेप घाव के रूप में और तैयार उत्पादों - चुंबकीय सर्किट के रूप में आपूर्ति की जाती है। मुड़े हुए चुंबकीय सर्किट के अलावा, चुंबकीय स्क्रीन, चुंबकीय सेंसर और ट्रांसफार्मर के कोर, प्रतिरोधक तत्व आदि अनाकार टेप से बनाए जा सकते हैं।
टेप की आपूर्ति गर्मी उपचार के बिना की जाती है, हालांकि, अधिकांश मिश्र धातुओं से तैयार उत्पादों को 10...60 मिनट के लिए 400...460 डिग्री सेल्सियस पर अनिवार्य थर्मोमैग्नेटिक उपचार (कम अक्सर, चुंबकीय क्षेत्र के बिना गर्मी उपचार) की आवश्यकता होती है। 5बीडीएसआर मिश्र धातु का थर्मोमैग्नेटिक उपचार, नैनोक्रिस्टलीकरण के साथ, 520...550 डिग्री सेल्सियस पर किया जाता है। गर्मी उपचार के बिना, चुंबकीय ढाल के लिए केवल 71KNSR मिश्र धातु का उपयोग किया जाता है। टेप के प्रत्येक बैच के लिए, न केवल रासायनिक संरचना को नियंत्रित किया जाता है, बल्कि थर्मल (थर्मोमैग्नेटिक) उपचार के बाद चुंबकीय विशेषताओं का एक पूरा सेट भी नियंत्रित किया जाता है।
अनाकार एलिनवर्स का उपयोग भूकंपीय सेंसर, दबाव गेज झिल्ली, गति, त्वरण और टोक़ सेंसर के निर्माण के लिए किया जाता है; घड़ी तंत्र, स्केल, डायल संकेतक और अन्य सटीक स्प्रिंग उपकरणों के स्प्रिंग। जर्मनी में, विट्रोवैक-0080 ब्रांड का एक मिश्र धातु विकसित किया गया था, जिसमें 78% निकल, बोरान और सिलिकॉन शामिल थे। मिश्र धातु में तन्य शक्ति = 2000 एमपीए, यंग का मापांक 1.5*105 एमपीए, घनत्व 8 ग्राम/सेमी3, विद्युत प्रतिरोध 0.9 ओम*मिमी2/मीटर, 107 चक्रों के आधार पर झुकने की सहनशक्ति सीमा लगभग 800 एमपीए है। स्प्रिंग्स, झिल्लियों और संपर्कों के निर्माण के लिए मिश्र धातु की सिफारिश की जाती है।
अनाकार सामग्रियों का उपयोग उच्च दबाव ट्यूबों को मजबूत करने, टायर स्टील के तार बनाने आदि के लिए किया जाता है। भविष्य में, फ्लाईव्हील बनाने के लिए अनाकार मिश्र धातुओं का उपयोग करना संभव है। ऐसे फ्लाईव्हील का उपयोग ऊर्जा को संग्रहित करने और बिजली संयंत्रों में अधिकतम भार को कवर करने, वाहन के प्रदर्शन में सुधार आदि के लिए किया जा सकता है।
लौह-आधारित एएमसी का उपयोग विभिन्न उद्देश्यों, चोक और चुंबकीय एम्पलीफायरों के लिए उच्च आवृत्ति ट्रांसफार्मर के कोर के लिए सामग्री के रूप में किया जाता है। यह कम कुल घाटे के कारण है, जो इस वर्ग के सर्वोत्तम एएमएस में सिलिकॉन विद्युत स्टील्स की तुलना में कम परिमाण का क्रम है।
ट्रांसफार्मर कोर में पारंपरिक क्रिस्टलीय Fe-Si मिश्र धातु के साथ-साथ उच्च पारगम्यता Ni-Fe मिश्र धातु को बदलने के लिए उच्च चुंबकीय संतृप्ति वाले Fe-Si-B मिश्र धातुओं का प्रस्ताव दिया गया है। मैग्नेटोक्रिस्टलाइन अनिसोट्रॉपी की अनुपस्थिति, काफी उच्च विद्युत प्रतिरोध के साथ मिलकर, विशेष रूप से उच्च आवृत्तियों पर, एड़ी वर्तमान हानि को कम करती है। जापान में विकसित अनाकार मिश्र धातु Fe81B13Si4C2 से बने कोर में नुकसान 0.06 W/kg है, यानी, अनाज-उन्मुख ट्रांसफार्मर स्टील शीट में नुकसान से लगभग बीस गुना कम है। ट्रांसफार्मर स्टील्स के बजाय Fe83B15Si2 मिश्र धातु का उपयोग करने पर हिस्टैरिसीस ऊर्जा हानि में कमी के कारण होने वाली बचत अकेले संयुक्त राज्य अमेरिका में $300 मिलियन/वर्ष होगी। धातु के चश्मे के अनुप्रयोग के इस क्षेत्र का भविष्य व्यापक है।
अत्यधिक उच्च प्रारंभिक चुंबकीय पारगम्यता के अलावा, विशेष रूप से उच्च आवृत्तियों (10 किलोहर्ट्ज़) पर, साथ ही शून्य मैग्नेटोस्ट्रिक्शन के अलावा, कोबाल्ट-आधारित धातु के ग्लास में उच्च कठोरता और अच्छी संक्षारण विशेषताएं होती हैं, इसलिए उन्हें चुंबकीय रिकॉर्डिंग हेड के लिए सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है। जापान में विकसित Fe5Co70Si10B15 मिश्र धातु को उच्च प्रदर्शन और व्यापक अनुप्रयोग मिला है। रोल सख्त करने की विधि दोनों सतहों पर उत्कृष्ट गुणवत्ता (खुरदरापन ± 3 µm) के साथ 50 µm मोटी और 15 मिमी चौड़ी एक पट्टी बनाती है। उच्च चुंबकीय प्रवाह घनत्व और उच्च पहनने के प्रतिरोध के कारण, इस टेप से बने रिकॉर्डिंग हेड का समग्र प्रदर्शन फेराइट हेड और पर्मलॉय हेड की तुलना में बेहतर होता है। इन सामग्रियों का उपयोग ऑडियो, वीडियो, कंप्यूटर और अन्य रिकॉर्डिंग उपकरणों में किया जाता है।
अनाकार कोबाल्ट मिश्र धातु से बने टेप का उपयोग छोटे आकार के उच्च-आवृत्ति ट्रांसफार्मर के कोर में विभिन्न उद्देश्यों के लिए किया जाता है, विशेष रूप से माध्यमिक बिजली आपूर्ति और चुंबकीय एम्पलीफायरों के लिए। इनका उपयोग वर्तमान रिसाव डिटेक्टरों, दूरसंचार प्रणालियों और सेंसर (फ्लक्सगेट प्रकार सहित), चुंबकीय स्क्रीन और तापमान-संवेदनशील सेंसर के साथ-साथ अत्यधिक संवेदनशील चुंबकीय कनवर्टर्स के लिए किया जाता है। संक्षारण प्रतिरोध के साथ संयुक्त उच्च शक्ति समुद्र के पानी के संपर्क में चलने वाले केबलों के निर्माण के लिए अनाकार मिश्र धातुओं के उपयोग की अनुमति देती है, साथ ही ऐसे उत्पाद जिनकी परिचालन स्थितियां आक्रामक वातावरण के संपर्क से जुड़ी होती हैं।
उच्च शक्ति, संक्षारण और पहनने के प्रतिरोध के साथ-साथ नरम चुंबकीय गुणों का संयोजन इसे अन्य अनुप्रयोगों के लिए संभव बनाता है। उदाहरण के लिए, चुंबकीय पृथक्करण उपकरणों में प्रेरक के रूप में ऐसे चश्मे का उपयोग करना संभव है। टेप से बुने गए उत्पादों का उपयोग चुंबकीय स्क्रीन के रूप में किया जाता था। इन सामग्रियों का लाभ यह है कि उन्हें उनके चुंबकीय गुणों से समझौता किए बिना वांछित आकार में काटा और मोड़ा जा सकता है।
चूँकि ग्लास अत्यधिक अतिशीतित तरल पदार्थ होते हैं, गर्म होने पर उनका क्रिस्टलीकरण आमतौर पर मजबूत न्यूक्लियेशन के साथ होता है, जिसके परिणामस्वरूप एक सजातीय, अत्यंत महीन दाने वाली धातु बनती है। ऐसा क्रिस्टलीय चरण पारंपरिक प्रसंस्करण विधियों द्वारा प्राप्त नहीं किया जा सकता है। इससे पतली पट्टी के रूप में विशेष सोल्डर प्राप्त करने की संभावना खुल जाती है। यह टेप आसानी से मुड़ जाता है और इष्टतम कॉन्फ़िगरेशन प्राप्त करने के लिए इसे काटा और मोहर लगाया जा सकता है। टांका लगाने के लिए यह बहुत महत्वपूर्ण है कि टेप संरचना में सजातीय हो और टांका लगाने वाले उत्पादों के सभी बिंदुओं पर विश्वसनीय संपर्क प्रदान करे। सोल्डरों में उच्च संक्षारण प्रतिरोध होता है। इनका उपयोग विमानन और अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी में किया जाता है।
भविष्य में, प्रारंभिक अनाकार चरण के क्रिस्टलीकरण द्वारा सुपरकंडक्टिंग केबल प्राप्त करना संभव है।
यह रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए उत्प्रेरक के रूप में अनाकार मिश्र धातुओं का उपयोग करने के लिए भी जाना जाता है। उदाहरण के लिए, अनाकार पीडी - आरएच मिश्र धातु NaCl के NaOH और C12 में अपघटन के लिए उत्प्रेरक साबित हुई, और लौह आधारित मिश्र धातु लौह पाउडर (लगभग 15%) की तुलना में अधिक उपज (लगभग 80%) प्रदान करती है। संश्लेषण प्रतिक्रिया
4H2 + 2CO = C2H4 + 2H2O - (12.1)
अनाकार धातुओं को उनके गुणों की विशिष्टता के कारण अक्सर भविष्य की सामग्री कहा जाता है, जो सामान्य क्रिस्टलीय धातुओं में नहीं पाई जाती हैं। अनाकार धातु सामग्री के अनुप्रयोग के मुख्य क्षेत्रों की जानकारी तालिका 12.4 में निहित है।
अनाकार धातुओं का व्यापक उपयोग उच्च लागत, अपेक्षाकृत कम तापीय स्थिरता, साथ ही परिणामी टेप, तारों और कणिकाओं के छोटे आकार के कारण बाधित होता है। इसके अलावा, संरचनाओं में अनाकार मिश्र धातुओं का उपयोग उनकी कम वेल्डेबिलिटी के कारण सीमित है।
3. अनाकार और कांचयुक्त अर्धचालक पदार्थ
अर्धचालक गुणों को प्रदर्शित करने वाले अनाकार और कांच जैसे पदार्थ। उन्हें छोटी दूरी के ऑर्डर की उपस्थिति और लंबी दूरी के ऑर्डर की अनुपस्थिति की विशेषता है। एक कांच जैसा अर्धचालक पदार्थ, जिसे एक विशेष प्रकार का अनाकार पदार्थ माना जा सकता है, एक स्थानिक जाली की उपस्थिति की विशेषता है, जिसमें सहसंयोजक रूप से बंधे परमाणुओं के अलावा, आयनों के ध्रुवीय समूह भी होते हैं। ऐसी सामग्रियों में, परमाणुओं और आयनों के समूहों के बीच का बंधन कम दूरी के सहसंयोजक वैन डेर वाल्स बलों के कारण होता है। अकार्बनिक ग्लासी अर्धचालक इलेक्ट्रॉनिक चालकता प्रदर्शित करते हैं।
क्रिस्टलीय अर्धचालकों के विपरीत, ग्लासी अर्धचालकों में अशुद्धता चालकता नहीं होती है। ग्लासी अर्धचालकों में अशुद्धियाँ स्टोइकोमेट्री से विचलन को प्रभावित करती हैं, और इस प्रकार उनके विद्युत गुणों को बदल देती हैं। ये अर्धचालक मोटी परतों में रंगीन और अपारदर्शी होते हैं। ग्लासी सेमीकंडक्टर सामग्री की विशेषता गलत संरचना और असंतृप्त रासायनिक बंधन हैं।
संरचना और संरचना के अनुसार अनाकार और कांचयुक्त अर्धचालकों को ऑक्साइड, चॉकोजेनाइड, कार्बनिक और टेट्राहेड्रल में विभाजित किया गया है।
ऑक्साइड ऑक्सीजन युक्त ग्लास धातु ऑक्साइड को चर संयोजकता के साथ संलयन द्वारा निर्मित किया जाता है, उदाहरण के लिए, V2O5-P2O5-ZnO। इन ग्लासों को बनाने वाले धातु ऑक्साइड में एक ही तत्व की कम से कम दो अलग-अलग संयोजकताएँ होती हैं, जो उनकी इलेक्ट्रॉनिक चालकता निर्धारित करती हैं। आवर्त सारणी के समूह III, IV, V के तत्वों के साथ चाकोजेन (S, Se, Te) को संलयन करके ऑक्सीजन मुक्त चाकोजेनाइड ग्लास का उत्पादन किया जाता है। चाल्कोजेनाइड ग्लासी अर्धचालक मुख्य रूप से या तो पिघल को ठंडा करके या वैक्यूम में वाष्पीकरण द्वारा निर्मित होते हैं। विशिष्ट प्रतिनिधि आर्सेनिक सल्फाइड और सेलेनाइड हैं। इनमें विभिन्न धातुओं (उदाहरण के लिए, Ge-S, Ge-Se, As-S, As-Se, Ge-SP, Ge-As-Se) के चाकोजेनाइड्स (सल्फाइड्स, सेलेनाइड्स और टेल्यूराइड्स) के दो- और बहुघटक ग्लासी मिश्र धातु भी शामिल हैं। , जैसे -S-Se, As-Ge-Se-Te, As-Sb-S-Se, Ge-S-Se, Ge-Pb-S)। चाल्कोजेनाइड ग्लास में स्पेक्ट्रम के आईआर क्षेत्र में 1 से 18 माइक्रोन तक उच्च पारदर्शिता होती है। जटिल चाकोजेनाइड यौगिकों की अनाकार फिल्मों में उनके भौतिक रासायनिक गुणों को अलग करने की काफी क्षमता होती है।
Si, Ge, GaAs और अन्य अर्धचालक पदार्थों की अनाकार फिल्में अपने गुणों के कारण व्यावहारिक रुचि की नहीं हैं। इन अर्धचालकों में लंबी दूरी के क्रम की अनुपस्थिति और माइक्रोप्रोर्स जैसे बड़ी संख्या में दोषों की उपस्थिति के कारण कई परमाणुओं में असंतृप्त लटकते बंधन की उपस्थिति होती है। इसका परिणाम बैंड गैप में स्थानीयकृत अवस्थाओं (1020 सेमी-3) का उच्च घनत्व है। अनाकार अर्धचालकों में विद्युत चालकता की प्रक्रिया की विशिष्ट प्रकृति के कारण, ऐसी सामग्रियों के विद्युत गुणों को नियंत्रित करना लगभग असंभव है।
अनाकार सिलिकॉन फिल्मों में हाइड्रोजन का परिचय इसके विद्युत गुणों को महत्वपूर्ण रूप से बदल देता है। अनाकार सिलिकॉन में घुलकर, हाइड्रोजन लटकते हुए बंधनों को बंद कर देता है (उन्हें संतृप्त करता है), परिणामस्वरूप, ऐसी "हाइड्रोजनीकृत" सामग्री में, जिसे Si:H कहा जाता है, बैंड गैप में राज्यों का घनत्व तेजी से कम हो जाता है (1016-1017 सेमी-3 तक) ). ऐसी सामग्री को पारंपरिक दाता (पी, एएस) और स्वीकर्ता (बी) अशुद्धियों के साथ मिलाया जा सकता है, जिससे इसे इलेक्ट्रॉनिक या छेद प्रकार की चालकता मिलती है, और इसमें पी-एन जंक्शन बनते हैं। दिलचस्प विद्युत और ऑप्टिकल गुणों वाले हाइड्रोजनीकृत अनाकार अर्धचालकों की एक श्रृंखला Si1-xCx:H, Si1-xGex:H, Si1-xNx:H, Si1-xSnx:H को सिलिकॉन के आधार पर संश्लेषित किया गया है।
अनाकार और कांचयुक्त अर्धचालकों के व्यावहारिक अनुप्रयोग विविध हैं। अनाकार सिलिकॉन मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन के एक सस्ते विकल्प के रूप में उभरा है, उदाहरण के लिए, इस पर आधारित सौर कोशिकाओं के निर्माण में। अनाकार सिलिकॉन का ऑप्टिकल अवशोषण क्रिस्टलीय सिलिकॉन की तुलना में 20 गुना अधिक है। इसलिए, दृश्य प्रकाश के महत्वपूर्ण अवशोषण के लिए, महंगे 300-μm सिलिकॉन सब्सट्रेट के बजाय 0.5-1.0 μm की मोटाई वाली -Si:H फिल्म पर्याप्त है। पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन कोशिकाओं की तुलना में, -Si:H पर आधारित उत्पाद कम तापमान (300 डिग्री सेल्सियस) पर उत्पादित होते हैं।
हाइड्रोजनीकृत सिलिकॉन ज़ेरोग्राफी, प्राथमिक छवि सेंसर (सेंसर), टेलीविजन ट्यूबों को प्रसारित करने के लिए वीडियोकॉन लक्ष्य में प्रकाश संवेदनशील तत्व बनाने के लिए एक उत्कृष्ट सामग्री है। हाइड्रोजनीकृत अनाकार सिलिकॉन से बने ऑप्टिकल सेंसर का उपयोग मेमोरी में वीडियो जानकारी रिकॉर्ड करने के लिए, कपड़ा और धातुकर्म उद्योगों में दोष का पता लगाने के लिए, स्वचालित एक्सपोज़र और चमक नियंत्रण उपकरणों में किया जाता है।
ग्लासी सेमीकंडक्टर फोटोकंडक्टिंग सेमी-इंसुलेटर हैं और इनका उपयोग इलेक्ट्रोफोटोग्राफी, सूचना रिकॉर्डिंग सिस्टम और कई अन्य क्षेत्रों में किया जाता है। स्पेक्ट्रम के लंबे-तरंग दैर्ध्य क्षेत्र में उनकी पारदर्शिता के कारण, चॉकोजेनाइड ग्लासी अर्धचालकों का उपयोग ऑप्टिकल इंस्ट्रूमेंटेशन आदि में किया जाता है।
4. अनाकार सामग्री प्राप्त करने की सामान्य विधियाँ
अनाकार सामग्री प्राप्त करने की सामान्य विधियों को चित्र के रूप में दर्शाया जा सकता है।
अनाकार धात्विक क्रिस्टलीय भौतिक
निष्कर्ष
अनाकार सामग्रियों की दोहरी प्रकृति को औद्योगिक दृष्टिकोण से अत्यधिक महत्व दिया जाता है। अनाकार ठोस पदार्थों पर प्रायोगिक और सैद्धांतिक कार्य से इन सामग्रियों की ठोस संरचना की विरोधाभासी प्रकृति की बेहतर समझ पैदा हुई है। इसके अलावा, अनाकार धातु मिश्र धातुओं में रुचि क्यों पैदा हुई? सबसे पहले, क्योंकि परमाणुओं की व्यवस्था में कम दूरी के क्रम के साथ धातु मिश्र धातु आज तक संघनित पदार्थ के भौतिकी में बहुत दिलचस्प वस्तुएं हैं।
हाल के वर्षों में, अनाकार धातु सामग्री के यांत्रिक, विद्युत और चुंबकीय गुणों के अध्ययन में महत्वपूर्ण परिणाम प्राप्त हुए हैं। हालाँकि, अनाकार संरचनाओं पर शोध का पूर्ण समापन अभी भी बाकी है। वास्तविकता के अनुरूप लघु-श्रेणी क्रम की संरचना के प्रश्न के लिए एक स्पष्ट समाधान की आवश्यकता है। लेकिन अगली पंक्ति में अनाकार संरचनाएं हैं जिनमें कोई छोटी दूरी का क्रम भी नहीं है। अतः अनाकार पदार्थों के लाभकारी गुणों का अध्ययन आज भी जारी है।
प्रयुक्त साहित्य की सूची
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20वीं सदी के अंतिम वर्षों में भौतिकविदों और पदार्थ वैज्ञानिकों का ध्यान ऐसे संघनित पदार्थ की ओर आकर्षित हुआ, जो अंतरिक्ष में परमाणुओं की अव्यवस्थित व्यवस्था की विशेषता है। अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी जे. ज़िमन ने अव्यवस्थित अवस्था में सामान्य रुचि इस प्रकार व्यक्त की: "संघनित पदार्थ के अव्यवस्थित चरण - स्टील और कांच, पृथ्वी और पानी, यद्यपि अन्य तत्वों, अग्नि और वायु के बिना - अतुलनीय रूप से अधिक बार और व्यावहारिक रूप से पाए जाते हैं शब्द आदर्शीकृत एकल क्रिस्टल से कम महत्वपूर्ण नहीं हैं, जो बहुत समय पहले ठोस अवस्था भौतिकी की एकमात्र चिंता नहीं थे।
ठोस संघनित पदार्थ के बीच, तथाकथित धातु के गिलास - अंतरिक्ष में परमाणुओं की अव्यवस्थित व्यवस्था के साथ अनाकार धातु मिश्र धातु (एएमए) - विशेष ध्यान देने योग्य हैं। कुछ समय पहले तक, "धातु" की अवधारणा "क्रिस्टल" की अवधारणा से जुड़ी थी, जिसके परमाणु कड़ाई से क्रमबद्ध तरीके से अंतरिक्ष में स्थित होते हैं। हालाँकि, 60 के दशक की शुरुआत में। वैज्ञानिक जगत में यह संदेश फैल गया है कि ऐसी धातु मिश्रधातुएँ प्राप्त हो गई हैं जिनमें क्रिस्टलीय संरचना नहीं होती। परमाणुओं की एक यादृच्छिक व्यवस्था के साथ धातुओं और मिश्र धातुओं को अनाकार धातु ग्लास कहा जाने लगा, जो धातु मिश्र धातु और अकार्बनिक ग्लास की अव्यवस्थित संरचना के बीच मौजूद सादृश्य को श्रद्धांजलि देता है।
अनाकार धातुओं की खोज ने धातुओं के विज्ञान में एक महान योगदान दिया, जिससे उनके बारे में हमारी समझ में महत्वपूर्ण बदलाव आया। यह पता चला कि अनाकार धातुएं अपने गुणों में धातु के क्रिस्टल से काफी भिन्न होती हैं, जो परमाणुओं की एक व्यवस्थित व्यवस्था की विशेषता होती हैं।
एएमसी 10 4-10 6 डिग्री सेल्सियस/सेकेंड की तरल धातु शीतलन दर पर पिघलने की तीव्र शमन द्वारा प्राप्त की जाती है और बशर्ते कि मिश्र धातु में पर्याप्त मात्रा में अनाकार तत्व हों। अमोर्फाइज़र गैर-धातु हैं: बोरान, फॉस्फोरस, सिलिकॉन, कार्बन। तदनुसार, अनाकार धातु मिश्र धातुओं को "धातु-गैर-धातु" और "धातु-धातु" मिश्र धातुओं में विभाजित किया गया है।
"धातु-अधातु" प्रणाली के नरम चुंबकीय मिश्र धातुओं का व्यापक रूप से औद्योगिक रूप से उपयोग किया जाता है। वे लौहचुंबकीय धातुओं - लोहा, निकल, कोबाल्ट के आधार पर गैर-धातुओं के विभिन्न संयोजनों को अनाकार के रूप में उपयोग करके उत्पादित किए जाते हैं।
अनाकार मिश्र धातुओं की संरचना जमे हुए तरल की संरचना के समान होती है। जमना इतनी तेजी से होता है कि पदार्थ के परमाणु उसी स्थिति में जम जाते हैं, जिस स्थिति में वे तरल अवस्था में रहते थे। अनाकार संरचना को परमाणुओं की व्यवस्था में लंबी दूरी के क्रम की अनुपस्थिति की विशेषता है (चित्र 1), जिसके कारण कोई क्रिस्टलीय अनिसोट्रॉपी नहीं है, पॉलीक्रिस्टलाइन मिश्र धातुओं के ब्लॉक, अनाज और अन्य संरचनात्मक दोषों की कोई सीमा नहीं है।
चित्र 1। लंबी दूरी (ए) और छोटी दूरी (बी) ऑर्डर की संरचना के कंप्यूटर मॉडल
इस अनाकार संरचना का परिणाम अनाकार धातु मिश्र धातुओं के असामान्य चुंबकीय, यांत्रिक, विद्युत गुण और संक्षारण प्रतिरोध है। उच्च चुंबकीय कोमलता के साथ (उच्च चुंबकीय प्रेरण के साथ अनाकार मिश्र धातुओं में विद्युत चुम्बकीय हानि का स्तर सभी ज्ञात क्रिस्टलीय मिश्र धातुओं की तुलना में काफी कम है), ये सामग्रियां असाधारण रूप से उच्च यांत्रिक कठोरता और तन्य शक्ति प्रदर्शित करती हैं, कुछ मामलों में उनके पास थर्मल विस्तार का गुणांक होता है शून्य के करीब, और उनकी विद्युत प्रतिरोधकता लोहे और उसके मिश्र धातुओं के मूल्य से तीन से चार गुना अधिक है। कुछ अनाकार मिश्र धातुओं की विशेषता उच्च संक्षारण प्रतिरोध है।
अनाकार संरचना के निर्माण के साथ जमना सभी धातुओं और मिश्र धातुओं के लिए मौलिक रूप से संभव है। व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए, आमतौर पर संक्रमण धातुओं (Fe, Co, Mn, Cr, Ni, आदि) की मिश्रधातुओं का उपयोग किया जाता है, जिसमें अनाकार संरचना बनाने के लिए B, C, Si, P, S जैसे अनाकार तत्वों को जोड़ा जाता है। अनाकार मिश्रधातुओं में आमतौर पर लगभग 80% (at.) एक या अधिक संक्रमण धातुएँ होती हैं और 20% उपधातु अनाकार संरचना को बनाने और स्थिर करने के लिए जोड़े जाते हैं। अनाकार मिश्र धातुओं की संरचना सूत्र एम 80 एक्स 20 के अनुसार समान है, जहां एम एक या अधिक संक्रमण धातु है, और एक्स एक या अधिक अनाकार धातु है। अनाकार मिश्र धातुएं ज्ञात हैं, जिनकी संरचना दिए गए सूत्र से मेल खाती है: Fe 70 Cr 10 P 15 B 5, Fe 40 Ni 40 Si 14 B 6, Fe 80 P 13 B 7, आदि। अनाकार पिघलने बिंदु को कम करते हैं और काफी हद तक प्रदान करते हैं अपने तापमान के नीचे पिघले हुए कांच के संक्रमण को तेजी से ठंडा करना ताकि एक अनाकार चरण का निर्माण हो। अनाकार मिश्र धातुओं की थर्मल स्थिरता सिलिकॉन और बोरॉन से सबसे अधिक प्रभावित होती है; बोरान और कार्बन के साथ मिश्र धातुओं में सबसे बड़ी ताकत होती है, और संक्षारण प्रतिरोध क्रोमियम और फास्फोरस की एकाग्रता पर निर्भर करता है।
अनाकार मिश्रधातुएँ थर्मोडायनामिक रूप से कोई भी संतुलन अवस्था में नहीं होती हैं। अपनी अनाकार प्रकृति के कारण, धातु के गिलासों में गैर-धातु के गिलासों में निहित गुण होते हैं: गर्म होने पर, वे संरचनात्मक छूट, विचलन और क्रिस्टलीकरण से गुजरते हैं। इसलिए, अनाकार मिश्र धातुओं से बने उत्पादों के स्थिर संचालन के लिए, यह आवश्यक है कि उनका तापमान प्रत्येक मिश्र धातु के लिए निर्दिष्ट एक निश्चित ऑपरेटिंग तापमान से अधिक न हो।
2. अनाकार मिश्र धातु के उत्पादन की विधियाँ
एक अनाकार संरचना प्राप्त करने के लिए तरल धातु की अल्ट्रा-उच्च शीतलन दर को विभिन्न तरीकों से महसूस किया जाता है। उनमें जो समानता है वह कम से कम 10 6 डिग्री सेल्सियस/सेकेंड की शीतलन दर सुनिश्चित करना है।
अनाकार मिश्र धातु के उत्पादन के लिए विभिन्न तरीके हैं: एक ठंडी प्लेट पर एक बूंद को गिराना, एक जेट को गैस या तरल के साथ छिड़कना, एक बूंद या जेट को सेंट्रीफ्यूज करना, धातु की सतह की एक पतली फिल्म को लेजर के साथ पिघलाकर द्रव्यमान द्वारा तेजी से गर्मी निकालना आधार धातु का, गैसीय माध्यम से अल्ट्रा-फास्ट शीतलन, आदि।
इन विधियों के उपयोग से विभिन्न मोटाई, तार और पाउडर के टेप प्राप्त करना संभव हो जाता है।
टेप प्राप्त करना. अनाकार टेप के औद्योगिक उत्पादन के लिए सबसे प्रभावी तरीके घूमने वाले ड्रमों की बाहरी (डिस्क शमन) या आंतरिक (केन्द्रापसारक शमन) सतहों पर तरल धातु के एक जेट को ठंडा करना या उच्च तापीय चालकता वाली सामग्रियों से बने ठंडे रोलर्स के बीच पिघल को रोल करना है।
चित्र 2 इन विधियों के योजनाबद्ध चित्र दिखाता है। एक प्रेरण भट्ठी में प्राप्त पिघल को एक तटस्थ गैस द्वारा नोजल से बाहर निचोड़ा जाता है और एक घूर्णन ठंडा शरीर (रेफ्रिजरेटर) की सतह के संपर्क में आने पर जम जाता है। अंतर यह है कि केन्द्रापसारक शमन और डिस्क शमन विधियों में, पिघल को केवल एक तरफ ठंडा किया जाता है। मुख्य समस्या बाहरी सतह की पर्याप्त मात्रा में सफाई करना है, जो रेफ्रिजरेटर के संपर्क में नहीं आती है। पिघली हुई रोलिंग विधि टेप की दोनों सतहों पर अच्छी गुणवत्ता पैदा करती है, जो चुंबकीय रिकॉर्डिंग हेड के लिए उपयोग किए जाने वाले अनाकार टेप के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। टेप के आकार पर प्रत्येक विधि की अपनी सीमाएं होती हैं, क्योंकि जमने की प्रक्रिया और उपयोग किए गए उपकरण दोनों में अंतर होता है। यदि केन्द्रापसारक सख्त होने के दौरान पट्टी की चौड़ाई 5 मिमी तक है, तो रोलिंग से 10 मिमी या अधिक की चौड़ाई वाली पट्टियाँ बनती हैं। डिस्क सख्त करने की विधि, जिसके लिए सरल उपकरण की आवश्यकता होती है, पिघलने वाले क्रूसिबल के आकार के आधार पर पट्टी की चौड़ाई को एक विस्तृत श्रृंखला में भिन्न करने की अनुमति देती है। यह विधि 0.1-0.2 मिमी की चौड़ाई के साथ दोनों संकीर्ण टेप और 100 मिमी तक चौड़े टेप का उत्पादन करना संभव बनाती है, और चौड़ाई की सटीकता ±3 माइक्रोन हो सकती है। 50 किलोग्राम तक की अधिकतम क्रूसिबल क्षमता वाले प्रतिष्ठान विकसित किए जा रहे हैं।
चित्र 2: ए - केन्द्रापसारक सख्त; बी - डिस्क पर सख्त होना; सी - पिघला हुआ रोलिंग; जी - केन्द्रापसारक सख्त; डी - ग्रहों का सख्त होना
सभी शमन प्रतिष्ठानों में, धातु तरल अवस्था से तेजी से जम जाती है, और घूमते हुए रेफ्रिजरेटर की सतह पर एक पतली परत में फैल जाती है। यदि मिश्र धातु की संरचना स्थिर है, तो शीतलन दर पिघल की मोटाई और रेफ्रिजरेटर की विशेषताओं पर निर्भर करती है। रेफ्रिजरेटर पर मेल्ट की मोटाई उसके घूमने की गति और मेल्ट की प्रवाह दर से निर्धारित होती है, यानी, यह नोजल के व्यास और मेल्ट पर गैस के दबाव पर निर्भर करती है। डिस्क को पिघल की आपूर्ति के कोण का सही विकल्प बहुत महत्वपूर्ण है, जो आपको रेफ्रिजरेटर के साथ धातु के संपर्क की अवधि बढ़ाने की अनुमति देता है। शीतलन दर भी पिघल के गुणों पर निर्भर करती है: तापीय चालकता, ताप क्षमता, चिपचिपाहट, घनत्व।
प्राप्त तार. पतले अनाकार तार प्राप्त करने के लिए, पिघले हुए तंतुओं को खींचने की विभिन्न विधियों का उपयोग किया जाता है (चित्र 3)।
चित्र तीन: ए - शीतलक (पिघल बाहर निकालना) के माध्यम से पिघल को खींचना; बी - घूमते ड्रम से धागा खींचना; सी - पिघले हुए पदार्थ को कांच की केशिका में बाहर निकालना; 1 - पिघलना; 2 - शीतलक; 3 - कांच; 4 - नोजल; 5 - तार वाइंडिंग
पहली विधि (चित्रा 3, ए) - पिघली हुई धातु को लवण के जलीय घोल के माध्यम से एक गोल ट्यूब में खींचा जाता है। दूसरी विधि (चित्रा 3, बी) - पिघली हुई धातु की एक धारा एक घूमते हुए ड्रम की आंतरिक सतह पर केन्द्रापसारक बल द्वारा रखे गए तरल में गिरती है: फिर जमे हुए धागे को घूमते हुए तरल से खोल दिया जाता है। एक ज्ञात विधि में कांच की केशिका में जितनी जल्दी हो सके पिघल को खींचकर एक अनाकार तार का उत्पादन होता है (चित्रा 3, सी)। इस विधि को टेलर विधि कहा जाता है। फाइबर को ग्लास ट्यूब के साथ एक साथ पिघलाकर प्राप्त किया जाता है, और फाइबर का व्यास 2-5 माइक्रोन होता है। मुख्य कठिनाई ग्लास को कवर करने वाले फाइबर को अलग करने में है, जो स्वाभाविक रूप से इस विधि द्वारा अनाकार मिश्र धातुओं की संरचना को सीमित करता है।
चूर्ण तैयार करना. अनाकार मिश्र धातु पाउडर का उत्पादन करने के लिए, आप पारंपरिक धातु पाउडर का उत्पादन करने के लिए उपयोग की जाने वाली विधियों और उपकरणों का उपयोग कर सकते हैं।
चित्र 4 योजनाबद्ध रूप से कई तरीकों को दिखाता है जो बड़ी मात्रा में अनाकार पाउडर प्राप्त करना संभव बनाता है। उनमें से, छिड़काव के तरीकों (चित्रा 4, ए) पर ध्यान दिया जाना चाहिए जो खुद को साबित कर चुके हैं।
चित्र 4: ए - स्प्रे विधि (स्प्रे विधि); बी - गुहिकायन विधि; सी - एक घूर्णन डिस्क के साथ पिघल छिड़काव की विधि; 1 - पाउडर; 2 - फीडस्टॉक; 3 - नोजल; 4 - शीतलक; 5 - ठंडी प्लेट
यह गुहिकायन विधि द्वारा अनाकार पाउडर का उत्पादन करने के लिए जाना जाता है, जिसे पिघल को रोल में रोल करके और घूर्णन डिस्क के साथ पिघल को स्प्रे करने की विधि द्वारा महसूस किया जाता है। गुहिकायन विधि (चित्रा 4, बी) में, पिघली हुई धातु को दो रोल (0.2-0.5 मिमी) के बीच के अंतराल में निचोड़ा जाता है, उदाहरण के लिए, ग्रेफाइट या बोरॉन नाइट्राइड से। गुहिकायन होता है - पिघल को पाउडर के रूप में रोलर्स द्वारा बाहर फेंक दिया जाता है, जो ठंडी प्लेट पर या ठंडे जलीय घोल में गिर जाता है। रोलों के बीच के अंतराल में गुहिकायन होता है, जिसके परिणामस्वरूप धातु में मौजूद गैस के बुलबुले गायब हो जाते हैं। घूमने वाली डिस्क से छिड़काव करने की विधि (चित्रा 4, सी) सैद्धांतिक रूप से पतली तार बनाने की पहले वर्णित विधि के समान है, लेकिन यहां तरल में प्रवेश करने वाली पिघली हुई धातु, अपने अशांत आंदोलन के कारण छिड़कती है। इस विधि के प्रयोग से लगभग 100 माइक्रोन व्यास वाले दानों के रूप में पाउडर प्राप्त होता है।
3. अनाकार मिश्र धातुओं का अंकन, गुण और अनुप्रयोग
अल्फ़ान्यूमेरिक नोटेशन प्रणाली का उपयोग करके टीयू 14-1-4972-91 के अनुसार अनाकार मिश्र धातुओं का अंकन किया जाता है। तत्वों को रूसी वर्णमाला के अक्षरों द्वारा उसी तरह निर्दिष्ट किया जाता है जैसे स्टील्स के लिए प्रदान किया जाता है। किसी तत्व के अक्षर पदनाम से पहले की संख्याएँ मिश्र धातु में उसकी औसत सामग्री को दर्शाती हैं। ब्रांड पदनाम में सिलिकॉन और बोरॉन की सामग्री का संकेत नहीं दिया गया है; अनाकार तत्वों के रूप में उनकी कुल सामग्री 20-25% (पर) है।
अनाकार मिश्र धातुओं की रासायनिक संरचना को डिजिटल सूचकांकों के साथ रासायनिक तत्वों के प्रतीकों द्वारा भी दर्शाया जाता है जो किसी दिए गए तत्व की सामग्री (% (पर)) को इंगित करते हैं, उदाहरण के लिए, Fe 31 B 14 Si 4 C 2। औद्योगिक पैमाने पर उत्पादित मिश्र धातुओं को संयुक्त राज्य अमेरिका में मेटग्लास, जर्मनी में विट्रोवैक और जापान में एमोमेट कहा जाता है। इन नामों के साथ एक कोड नंबर जोड़ा जाता है.
बंधन की धात्विक प्रकृति के कारण, धात्विक गिलासों के कई गुण गैर-धातु गिलासों के गुणों से काफी भिन्न होते हैं। इनमें विनाश की चिपचिपी प्रकृति, उच्च विद्युत और तापीय चालकता और ऑप्टिकल विशेषताएं शामिल हैं।
अनाकार मिश्र धातुओं का घनत्व संबंधित क्रिस्टलीय पिंडों के घनत्व से केवल 1-2% कम है। धातु के चश्मे में एक क्लोज-पैक संरचना होती है, जो दिशात्मक बंधन वाले गैर-धातु ग्लास की ढीली संरचना से बहुत अलग होती है।
अनाकार धातुएँ उच्च शक्ति वाली सामग्रियाँ हैं। उच्च शक्ति के साथ-साथ, उन्हें संपीड़न (50% तक) और झुकने में अच्छी लचीलापन की विशेषता होती है। कमरे के तापमान पर, अनाकार मिश्र धातुओं को पतली पन्नी में ठंडा किया जाता है। 25 माइक्रोन की मोटाई वाली अनाकार मिश्र धातु Ni 49 Fe 29 P 14 B 6 A 12 की एक पट्टी को माइक्रोक्रैक के गठन के बिना रेजर ब्लेड की नोक के चारों ओर मोड़ा जा सकता है। हालाँकि, जब खींचा जाता है, तो उनका सापेक्ष बढ़ाव 1-2% से अधिक नहीं होता है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि प्लास्टिक विरूपण संकीर्ण (10-40 एनएम) स्थानीयकृत कतरनी बैंड में होता है, और इन बैंडों से परे विरूपण व्यावहारिक रूप से विकसित नहीं होता है, जिससे मैक्रोस्कोपिक तन्य प्लास्टिसिटी के कम मूल्य होते हैं। अनाकार मिश्र धातु Fe 40 Ni 40 P 14 B 6, Fe 80 B 20, Fe 60 Cr 6 Mo 6 B 28 की उपज शक्ति क्रमशः 2,400, 3,600, 4,500 MPa है, और उच्च शक्ति वाले स्टील्स की उपज शक्ति आमतौर पर होती है 2,500 एमपीए से अधिक नहीं।
अनाकार मिश्र धातुओं की विशेषता कठोरता और ताकत के बीच एक स्पष्ट रैखिक संबंध है। Fe, Ni और Co पर आधारित मिश्र धातुओं के लिए, अभिव्यक्ति HV = 3.2 σ t मान्य है, जो शक्ति विशेषताओं को निर्धारित करने के लिए पर्याप्त सटीकता के साथ कठोरता परीक्षक रीडिंग का उपयोग करना संभव बनाता है। अनाकार मिश्र धातुओं की फ्रैक्चर ऊर्जा और प्रभाव शक्ति भी पारंपरिक क्रिस्टलीय सामग्रियों - स्टील्स और मिश्र धातुओं, और इससे भी अधिक अकार्बनिक ग्लासों की इन विशेषताओं से काफी अधिक है। फ्रैक्चर की प्रकृति धातु के ग्लास के लचीले फ्रैक्चर को इंगित करती है। यह प्लास्टिक विरूपण के परिणामस्वरूप उनके रुद्धोष्म तापन के कारण हो सकता है।
अनाकार संरचनात्मक मिश्र धातुएँ . एएमसी के पास यांत्रिक गुणों का एक मूल्यवान सेट है। सबसे पहले, उनकी विशेषता उच्च कठोरता और ताकत का संयोजन है। कठोरता एचवी 1,000 से अधिक के मूल्यों तक पहुंच सकती है, और ताकत - 4,000 एमपीए और उच्चतर। उदाहरण के लिए, मिश्र धातु Fe 46 Cr 16 Mo 20 C 18 में 4,000 MPa की ताकत के साथ HV 1,150 की कठोरता है; मिश्र धातु Co 34 Cr 28 Mo 20 C 18 - क्रमशः 1,400 और 4,100 MPa।
अनाकार संरचनात्मक मिश्र धातुओं की विशेषता उच्च लोचदार विरूपण - लगभग 2%, कम लचीलापन - δ = 0.03–0.3% है। हालाँकि, मिश्र धातुओं को भंगुर सामग्री के रूप में वर्गीकृत नहीं किया जा सकता है, क्योंकि उन्हें मोहर लगाया जा सकता है, काटा और रोल किया जा सकता है। मिश्रधातुएं 30-50% की कमी के साथ कोल्ड रोलिंग और 90% तक की कमी के साथ ड्राइंग के लिए उपयुक्त हैं।
कुछ अनाकार मिश्र धातुओं के यांत्रिक गुण तालिका 1 में दिए गए हैं।
तालिका नंबर एक - अनाकार धातु मिश्र धातुओं के यांत्रिक गुण
मिश्र धातु | एचवी | σ में | σ 0.2 | इ, | ई/σ में | δ, % |
एमपीए | ||||||
Fe 80 B 20 | 1 100 | 3 130 | – | 169 | 54 | – |
Fe 78 Mo2B 20 | 1 015 | 2 600 | – | 144 | 55 | – |
Fe 40 Ni 40 P 14 B 6 | 640 | 1 710 | – | 144 | 84 | – |
फ़े 80 पी 13 सी 7 | 760 | 3 040 | 2 300 | 121 | 40 | 0,03 |
Fe 78 Si 10 B 12 | 890 | 3 300 | 2 180 | 85 | 26 | 0,3 |
नि 75 सी 8 बी 17 | 860 | 2 650 | 2 160 | 103 | 39 | 0,14 |
नि 49 एफई 29 पी 14 बी 6 अल 2 | – | 1 960 | – | 103 | 53 | 0,02 |
पीडी 80 सी 20 | 325 | 1 330 | 850 | 67 | 50 | 0,11 |
Cu 60 Zr 40 | 540 | 1 960 | 1 350 | 76 | 38 | 0,2 |
टीआई 50 बी 40 जेडआर 10 | 730 | 1 860 | – | 106 | 57 | – |
पीडी 77.5 सीयू 6 सी 16.5 | 129 | 1 810 | 1 000 | 82 | 45 | 0,3 |
ला 80 अल 20* | – | 430 | – | 24 | 56 | 0,1–0,2 |
सीओ 75 सी 15 बी 10 | 910 | 2 940 | – | 104 | 36 | – |
*पर-269°C.
उच्च यांत्रिक गुणों के साथ, अनाकार संरचनात्मक मिश्र धातुओं में अच्छा संक्षारण प्रतिरोध होता है। अनाकार संरचनात्मक मिश्र धातुओं का उपयोग करने की संभावना गर्म होने पर क्रिस्टलीय अवस्था में उनके संक्रमण के अपेक्षाकृत कम तापमान (टीक्रिस्ट) द्वारा सीमित होती है, टेम्पररी भंगुरता की उपस्थिति जो टीक्रिस्ट की तुलना में काफी कम तापमान पर अल्पकालिक हीटिंग के दौरान होती है, और इसके द्वारा भी तथ्य यह है कि उत्पादित सामग्रियों की सीमा सीमित है। केवल पतले टेप, पन्नी और धागे का उत्पादन किया जाता है। पाउडर धातुकर्म विधियों का उपयोग करके बड़े पैमाने पर रिक्त स्थान और उत्पाद प्राप्त किए जा सकते हैं। हालाँकि, सामान्य तकनीक - सिंटरिंग पाउडर ब्लैंक - अनाकार सामग्रियों की कम तापीय स्थिरता के कारण अस्वीकार्य है। प्रायोगिक तौर पर, अनाकार पाउडर के नमूने विस्फोटक दबाकर तैयार किए जाते हैं।
अनाकार मिश्र धातु का सेवा जीवन ऑपरेटिंग तापमान पर निर्भर करता है। अनाकार मिश्र धातुओं का तापीय प्रतिरोध कम होता है। हालाँकि, 725 डिग्री सेल्सियस से अधिक Tcrysts वाली सामग्रियां हैं। इनमें, विशेष रूप से, उच्च यांत्रिक गुणों के साथ Ti 40 Ni 40 Si 20 मिश्र धातु शामिल है: HV 1070, σ in = 3,450 MPa और विशिष्ट शक्ति σ in /(ρg) = 58 किमी (ρ - घनत्व; g - मुक्त गिरावट त्वरण) .
उच्च शक्ति वाले एएमसी यार्न का उपयोग मिश्रित सामग्रियों में किया जा सकता है, और टेप का उपयोग दबाव वाहिकाओं को मजबूत करने के लिए वाइंडिंग के रूप में किया जा सकता है।
अनाकार धातु मिश्र धातु लोचदार तत्वों के निर्माण के लिए आशाजनक सामग्री हैं। Ti 40 Be 40 Zr 10 मिश्र धातु, जिसमें उच्च विश्राम प्रतिरोध और लोचदार ऊर्जा आरक्षित है, ध्यान देने योग्य है। इस मिश्र धातु से बने स्प्रिंग्स का प्रभावी बल पारंपरिक पॉलीक्रिस्टलाइन धातुओं से बने स्प्रिंग्स से बेहतर परिमाण का एक क्रम है।
अनाज की सीमाओं की अनुपस्थिति, उच्च कठोरता, पहनने के प्रतिरोध और अनाकार मिश्र धातुओं के संक्षारण प्रतिरोध से उनसे रेजर ब्लेड जैसे उच्च गुणवत्ता वाले पतले धार वाले उपकरण बनाना संभव हो जाता है।
लेजर प्रसंस्करण द्वारा उत्पादों की सतह परतों का अनाकारीकरण (उनकी कठोरता बढ़ाने के लिए) सतह सख्त करने के पारंपरिक तरीकों के साथ प्रतिस्पर्धा कर सकता है। इस विधि ने, विशेष रूप से, एकल-क्रिस्टल मिश्र धातु Ni 60 Nb 40 की सतह की कठोरता को परिमाण (HV 1,050) के क्रम से बढ़ा दिया और संरचना के कच्चा लोहा उत्पादों की सतह पर HV 1,200 की कठोरता प्राप्त की: 3.20% C ; 2.60% सी; 0.64% एमएन, 0.06% आर।
नरम चुंबकीय और कठोर चुंबकीय अनाकार मिश्र धातु . इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों में अनाकार नरम चुंबकीय मिश्र धातुओं का उपयोग किया जाता है। उनकी रासायनिक संरचना के अनुसार, मिश्र धातुओं को तीन प्रणालियों में विभाजित किया जाता है: लौह आधारित, लोहा और निकल, लोहा और कोबाल्ट। अनाकार धातु सामग्री की बड़ी संख्या में संरचनाएं विकसित की गई हैं, लेकिन सीमित रेंज के मिश्र धातुओं का उत्पादन प्रायोगिक और पायलट बैचों में किया जाता है।
आयरन आधारित एएमएसउच्च संतृप्ति प्रेरण (1.5-1.8 टी) द्वारा विशेषता। इस संबंध में, वे विद्युत स्टील्स और लौह-कोबाल्ट मिश्र धातुओं के बाद दूसरे स्थान पर हैं। बिजली ट्रांसफार्मर में एएमएस का उपयोग आशाजनक है। हालाँकि, इसके लिए ट्रांसफार्मर निर्माण तकनीक में बदलाव की आवश्यकता है (ट्रांसफार्मर कॉइल पर टेप लपेटना, चुंबकीय क्षेत्र में और निष्क्रिय वातावरण में एनीलिंग, कोर की सीलिंग और संसेचन के लिए विशेष स्थितियां)। इस एएमएस समूह में मिश्र धातुएं शामिल हैं: मेटग्लास 2605 (एफई 80 बी 20), एमोमेट (एफई 78 सी 10 बी 12), एमोमेट (एफई 82 सी 8 बी 10), एमोमेट (एफई 81 बी 13 सी 4 सी 2), मेटग्लास 26055सी ( Fe 81 B 13 Si 13.5 C 1.5), 9ZhSR-A, आदि।
आयरन-निकल एएमएसउच्च चुंबकीय पारगम्यता है; संतृप्ति प्रेरण के संदर्भ में वे धातु चुंबकीय मिश्र धातु और फेराइट से तुलनीय हैं, उनके पास कम बलपूर्वक बल और हिस्टैरिसीस लूप की एक उच्च आयताकारता है। एएमसी का उपयोग उच्च आवृत्तियों पर चलने वाले ट्रांसफार्मर और विद्युत चुम्बकीय उपकरणों के निर्माण के लिए किया जाता है, जिससे उत्पादों के आयामों को कम करना संभव हो जाता है। इस एएमएस समूह में मिश्र धातुएं शामिल हैं: मेटग्लास 2826 (एफई 40 एनआई 40 पी 14 बी 6), मेटग्लास 2826 एमबी (एफई 40 एनआई 38 एमओ 4 बी 19), एमोमेट (एफई 32 एनआई 16 एसआई 18 बी 14), एन25-ए, 10एनएसआर , वगैरह।
अत्यधिक पारगम्य लौह-कोबाल्ट अनाकार धातु मिश्र धातुयह इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में उच्च-प्रेरण पर्मलॉय को प्रतिस्थापित कर सकता है, कुछ गुणों और विनिर्माण क्षमता में बाद वाले को पीछे छोड़ सकता है। अनाकार कोबाल्ट मिश्र धातुओं से बने टेपों का उपयोग छोटे आकार के उच्च-आवृत्ति ट्रांसफार्मर के कोर में विभिन्न प्रयोजनों के लिए किया जाता है, विशेष रूप से, माध्यमिक बिजली आपूर्ति और चुंबकीय एम्पलीफायरों के लिए। इनका उपयोग वर्तमान रिसाव डिटेक्टरों, दूरसंचार प्रणालियों और सेंसर (फ्लक्सगेट प्रकार सहित), चुंबकीय स्क्रीन और तापमान-संवेदनशील सेंसर के साथ-साथ अत्यधिक संवेदनशील मॉड्यूलेशन चुंबकीय कनवर्टर्स के लिए किया जाता है।
सूचनाओं को रिकॉर्ड करने और पुन: प्रस्तुत करने के लिए उपयोग किए जाने वाले चुंबकीय सिरों के लिए मिश्र धातुओं का उपयोग किया जाता है। कम तीव्रता वाले क्षेत्रों में उनके बढ़े हुए घर्षण प्रतिरोध और उच्च चुंबकीय गुणों के कारण, कोबाल्ट-आधारित मिश्र धातुएं कई मापदंडों में नरम चुंबकीय सामग्रियों से बेहतर होती हैं जिनका पारंपरिक रूप से इन उद्देश्यों के लिए उपयोग किया जाता है। एएमएस के इस समूह में मिश्र धातुएं शामिल हैं: एमोमेट (Fe 5 Co 70 Si 10 B 15), एमोमेट (Fe 5 Co 60 Cr 9 Si 5 B 15), K83-A, K25-A, 24KSR, 71KNSR, 45NPR-A, आदि ...
कैथोड स्पटरिंग विधि का उपयोग करके, 120 kT·A/m की चुंबकीय ऊर्जा के साथ कठोर चुंबकीय मिश्र धातु smCo 5 की अनाकार फिल्में प्राप्त की गईं, जिनका उपयोग विभिन्न उद्देश्यों के लिए छोटे आकार के स्थायी चुंबक के निर्माण के लिए किया जा सकता है।
इन्वार अनाकार मिश्र। कुछ लौह-आधारित एएमसी (93ZhKhR-A, 96ZhR-A) में कुछ तापमान सीमाओं में कम रैखिक विस्तार गुणांक α होता है< 10 -6 (°С) -1 . При комнатной температуре их свойства близки к свойствам поликристаллического сплава 36Н. Они сохраняют низкое значение α вплоть до температуры 250–300 °С, в то время как сплав 36Н - до 100 °С.
प्रतिरोधक अनाकार मिश्र धातुएँ उच्च विद्युत प्रतिरोध है। कांच के इन्सुलेशन में माइक्रोवायर इनसे बनाए जाते हैं। एएमएस (नी-सी-बी सिस्टम) क्रिस्टलीय मिश्र धातुओं के साथ गुणों में अनुकूल तुलना करते हैं। उनके पास परिमाण के क्रम में विद्युत प्रतिरोध का तापीय गुणांक कम और विद्युत प्रतिरोधकता 1.5 गुना अधिक है। मिश्र धातुएं अनुचुंबकीय, संक्षारण प्रतिरोधी होती हैं, इनमें ईएमएफ की रैखिक तापमान निर्भरता और अपेक्षाकृत उच्च क्रिस्टलीकरण तापमान होता है। मैग्नेटोक्रिस्टलाइन अनिसोट्रॉपी की अनुपस्थिति, काफी उच्च विद्युत प्रतिरोध के साथ मिलकर, विशेष रूप से उच्च आवृत्तियों पर, एड़ी वर्तमान हानि को कम करती है। जापान में विकसित अनाकार मिश्र धातु Fe 81 B 13 Si 4 C 2 से बने कोर में नुकसान 0.06 W/kg है, यानी, अनाज-उन्मुख ट्रांसफार्मर स्टील शीट में नुकसान से लगभग बीस गुना कम है। अकेले संयुक्त राज्य अमेरिका में ट्रांसफॉर्मर स्टील्स के बजाय Fe 83 B 15 Si 2 मिश्र धातु का उपयोग करने पर हिस्टैरिसीस ऊर्जा हानि में कमी के कारण प्रति वर्ष $ 300 मिलियन की बचत होती है। उनका उपयोग न केवल सटीक प्रतिरोधों के निर्माण के लिए किया जा सकता है, बल्कि विरूपण और माइक्रोडिस्प्लेसमेंट आदि को मापते समय तनाव गेज के लिए भी किया जा सकता है। इस समूह के मिश्र धातुओं में शामिल हैं: Ni 68 Si l5 B l7, Ni 68 Si 10 B 22, Ni 67 Si 4 बी 29, एनआई 67 एसआई 7 बी 26, एनआई 68 एसआई एल2 बी 20, सीयू 77 एजी 8 पी 15, सीयू 79 एजी 6 पी 15, सीयू 50 एजी 6 पी 14, आदि।
एएमएस के अनुप्रयोग के आशाजनक क्षेत्र। उच्च शक्ति, संक्षारण और पहनने के प्रतिरोध के साथ-साथ नरम चुंबकीय गुणों का संयोजन विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों की संभावना को इंगित करता है। उदाहरण के लिए, चुंबकीय पृथक्करण उपकरणों में प्रेरक के रूप में ऐसे चश्मे का उपयोग करना संभव है। टेप से बुने गए उत्पादों का उपयोग चुंबकीय स्क्रीन के रूप में किया जाता था। इन सामग्रियों का लाभ यह है कि उन्हें उनके चुंबकीय गुणों से समझौता किए बिना वांछित आकार में काटा और मोड़ा जा सकता है।
यह रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए उत्प्रेरक के रूप में अनाकार मिश्र धातुओं का उपयोग करने के लिए जाना जाता है। उदाहरण के लिए, एक अनाकार पीडी-आरबी मिश्र धातु NaCl (aq) की NaOH और Cl 2 में अपघटन प्रतिक्रिया के लिए उत्प्रेरक बन गई, और लौह-आधारित मिश्र धातु लौह पाउडर (लगभग 80%) की तुलना में अधिक उपज (लगभग 80%) प्रदान करती है। 15%) 4H संश्लेषण प्रतिक्रिया में 2 + 2CO = C 2 H 4 + 2 H 2 O.
चूँकि ग्लास अत्यधिक अतिशीतित तरल पदार्थ होते हैं, गर्म होने पर उनका क्रिस्टलीकरण आमतौर पर मजबूत न्यूक्लियेशन के साथ होता है, जिसके परिणामस्वरूप एक सजातीय, अत्यंत महीन दाने वाली धातु बनती है। ऐसा क्रिस्टलीय चरण पारंपरिक प्रसंस्करण विधियों द्वारा प्राप्त नहीं किया जा सकता है। इससे पतली पट्टी के रूप में विशेष सोल्डर प्राप्त करने की संभावना खुल जाती है। यह टेप आसानी से मुड़ जाता है और इष्टतम कॉन्फ़िगरेशन प्राप्त करने के लिए इसे काटा और मोहर लगाया जा सकता है। टांका लगाने के लिए यह बहुत महत्वपूर्ण है कि टेप संरचना में सजातीय हो और टांका लगाने वाले उत्पादों के सभी बिंदुओं पर विश्वसनीय संपर्क प्रदान करे। सोल्डरों में उच्च संक्षारण प्रतिरोध होता है। इनका उपयोग विमानन और अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी में किया जाता है।
भविष्य में, प्रारंभिक अनाकार चरण के क्रिस्टलीकरण द्वारा सुपरकंडक्टिंग केबल प्राप्त करना संभव है।
क्रोमियम युक्त अनाकार लौह-निकल मिश्र धातु विभिन्न प्रकार के संक्षारक वातावरणों में असामान्य रूप से उच्च संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करते हैं।
चित्र 5 क्रोमियम स्टील्स और अनाकार मिश्र धातुओं Fe 80-x Cr x P 13 C 7 के क्रिस्टलीय नमूनों की संक्षारण दर को दर्शाता है, जो एक केंद्रित NaCl समाधान में रखे गए नमूनों के वजन में कमी से निर्धारित होता है। 8% (at.) से अधिक क्रोमियम सामग्री वाले मिश्र धातुओं का संक्षारण प्रतिरोध शास्त्रीय स्टेनलेस स्टील्स की तुलना में कई गुना अधिक है।
चित्र 5. 30 डिग्री सेल्सियस पर अनाकार Fe 80-x Cr x P 13 C 7 मिश्र धातु (1) और क्रिस्टलीय Fe-Cr (2) और NaCl की संक्षारण दर पर क्रोमियम सामग्री का प्रभाव
एक अनाकार मिश्र धातु जिसमें क्रोमियम नहीं होता है, क्रिस्टलीय लोहे की तुलना में तेजी से संक्षारण करता है, हालांकि (जैसे-जैसे क्रोमियम सामग्री बढ़ती है), अनाकार मिश्र धातु की संक्षारण दर तेजी से कम हो जाती है और 8% (पर) सीआर की सामग्री पर अब माइक्रोबैलेंस द्वारा पता नहीं लगाया जाता है 168 घंटे तक एक्सपोज़र के बाद।
हाइड्रोक्लोरिक एसिड में एनोडिक ध्रुवीकरण के मामले में भी अनाकार मिश्र धातुएं व्यावहारिक रूप से क्षय के अधीन नहीं होती हैं।
संक्षारण के प्रति उच्च प्रतिरोध सतह पर निष्क्रिय फिल्मों के निर्माण के कारण होता है जिनमें उच्च सुरक्षात्मक गुण, उच्च स्तर की एकरूपता और तेजी से गठन होता है। क्रोमियम के अलावा, फास्फोरस की शुरूआत संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ाने में मदद करती है। उच्च-क्रोमियम क्रिस्टलीय स्टील्स की फिल्म में हमेशा माइक्रोप्रोर्स होते हैं, जो समय के साथ जंग की जेब में बदल जाते हैं। क्रोमियम और फास्फोरस की एक निश्चित मात्रा वाले अनाकार मिश्र धातुओं पर, 1 एन में भी उच्च स्तर की समरूपता की एक निष्क्रिय फिल्म बन सकती है। एचसीएल समाधान. एक सजातीय निष्क्रिय फिल्म का निर्माण अनाकार चरण की रासायनिक और संरचनात्मक एकरूपता द्वारा सुनिश्चित किया जाता है, जो क्रिस्टलीय दोषों (अतिरिक्त चरण के अवक्षेप, अलगाव संरचनाओं और अनाज सीमाओं) से रहित होता है।
मिश्र धातु Fe 45 Cr 25 Mo 10 P 13 C 7, 12 N जैसे संकेंद्रित घोल में भी निष्क्रिय। 60 डिग्री सेल्सियस पर एचसीएल घोल लगभग संक्षारण नहीं करता है। यह मिश्र धातु अपने संक्षारण प्रतिरोध में टैंटलम धातु से बेहतर है।
अनाकार धातुओं को अक्सर उनके गुणों की विशिष्टता के कारण भविष्य की सामग्री कहा जाता है, जो सामान्य क्रिस्टलीय धातुओं में नहीं पाए जाते हैं (तालिका 2)।
तालिका 2 - अनाकार धातु सामग्री के गुण और अनुप्रयोग के मुख्य क्षेत्र
संपत्ति | आवेदन | मिश्रधातु रचना |
उच्च शक्ति, उच्च क्रूरता | तार, सुदृढ़ीकरण सामग्री, स्प्रिंग्स, काटने के उपकरण | Fe75Si10B15 |
उच्च संक्षारण प्रतिरोध | इलेक्ट्रोड सामग्री, एसिड समाधान, समुद्री जल, अपशिष्ट जल में काम करने के लिए फिल्टर | Fe45Cr25Mo10P13C7 |
उच्च संतृप्ति चुंबकीय प्रवाह घनत्व, कम नुकसान | ट्रांसफार्मर कोर, कन्वर्टर्स, चोक | Fe81B13Si4C2 |
उच्च चुंबकीय पारगम्यता, कम जबरदस्ती | चुंबकीय हेड और स्क्रीन, मैग्नेटोमीटर, सिग्नलिंग उपकरण | Fe5Co70Si10B15 |
लोचदार मापांक की स्थिरता और रैखिक विस्तार का तापमान गुणांक | इन्वार और कुलीन सामग्री | Fe83B17 |
अनाकार धातुओं का व्यापक वितरण उच्च लागत, अपेक्षाकृत कम तापीय स्थिरता, साथ ही परिणामी टेप, तारों और कणिकाओं के छोटे आकार के कारण बाधित होता है। इसके अलावा, संरचनाओं में अनाकार मिश्र धातुओं का उपयोग उनकी कम वेल्डेबिलिटी के कारण सीमित है।
परमाणुओं और अणुओं की सापेक्ष व्यवस्था के आधार पर, सामग्री क्रिस्टलीय या अनाकार हो सकती है। क्रिस्टलीय और अनाकार पदार्थों की असमान संरचना भी उनके गुणों में अंतर निर्धारित करती है। अनाकार पदार्थ, जिनमें क्रिस्टलीकरण की अव्ययित आंतरिक ऊर्जा होती है, समान संरचना के क्रिस्टलीय पदार्थों की तुलना में रासायनिक रूप से अधिक सक्रिय होते हैं (उदाहरण के लिए, सिलिका के अनाकार रूप: क्रिस्टलीय क्वार्ट्ज की तुलना में प्यूमिस, ट्रिपोलाइट, डायटोमाइट्स)।
अनाकार और क्रिस्टलीय पदार्थों के बीच एक महत्वपूर्ण अंतर यह है कि क्रिस्टलीय पदार्थ, गर्म होने पर (निरंतर दबाव पर) एक निश्चित पिघलने बिंदु रखते हैं। और अनाकार नरम हो जाते हैं और धीरे-धीरे तरल अवस्था में बदल जाते हैं। अनाकार पदार्थों की ताकत, एक नियम के रूप में, क्रिस्टलीय पदार्थों की तुलना में कम होती है, इसलिए, बढ़ी हुई ताकत की सामग्री प्राप्त करने के लिए, क्रिस्टलीकरण विशेष रूप से किया जाता है, उदाहरण के लिए, ग्लास-क्रिस्टलीय सामग्री - ग्लास-सिरेमिक का उत्पादन करते समय।
एक ही संरचना की क्रिस्टलीय सामग्रियों में असमान गुण देखे जा सकते हैं यदि वे अलग-अलग क्रिस्टलीय रूपों में बनते हैं, जिन्हें संशोधन (बहुरूपता की घटना) कहा जाता है। उदाहरण के लिए, क्वार्ट्ज के बहुरूपी परिवर्तन मात्रा में परिवर्तन के साथ होते हैं। क्रिस्टल जाली को बदलकर किसी सामग्री के गुणों को बदलने का उपयोग धातुओं के ताप उपचार (सख्त या तड़का) में किया जाता है।
-सामग्रियों की संरचना और संरचना का उनके गुणों पर प्रभाव। निर्माण सामग्री की संरचनाओं के प्रकार.
निर्माण सामग्री के गुण काफी हद तक उनकी संरचना की विशिष्टताओं और उन पदार्थों के गुणों से संबंधित हैं जिनसे यह सामग्री बनी है। बदले में, सामग्री की संरचना निर्भर करती है: प्राकृतिक सामग्रियों के लिए - उनकी उत्पत्ति और गठन की शर्तों पर, कृत्रिम लोगों के लिए - सामग्री के उत्पादन और प्रसंस्करण की तकनीक पर। इसलिए, निर्माण सामग्री में पाठ्यक्रम का अध्ययन करते समय, एक बिल्डर को सबसे पहले इस संबंध को समझना चाहिए। साथ ही, सामग्रियों की प्रौद्योगिकी और प्रसंस्करण पर परिणामी सामग्री की संरचना और गुणों पर उनके प्रभाव के दृष्टिकोण से विचार किया जाना चाहिए।
भवन निर्माण सामग्री की विशेषता रासायनिक, खनिज और चरण संरचनाएँ हैं।
रासायनिक संरचना के आधार पर, सभी निर्माण सामग्री को विभाजित किया जाता है: कार्बनिक (लकड़ी, बिटुमेन, प्लास्टिक, आदि), खनिज (कंक्रीट, सीमेंट, ईंट, प्राकृतिक पत्थर, आदि) और धातु (स्टील, कच्चा लोहा, एल्यूमीनियम)। इनमें से प्रत्येक समूह की अपनी-अपनी विशेषताएँ हैं। इस प्रकार, सभी कार्बनिक पदार्थ ज्वलनशील होते हैं, और खनिज पदार्थ आग प्रतिरोधी होते हैं; धातुएँ बिजली और गर्मी का अच्छी तरह से संचालन करती हैं। रासायनिक संरचना हमें अन्य तकनीकी विशेषताओं (बायोस्टेबिलिटी, स्थायित्व, आदि) का न्याय करने की अनुमति देती है। कुछ सामग्रियों (अकार्बनिक बाइंडर्स, पत्थर सामग्री) की रासायनिक संरचना अक्सर उनमें मौजूद ऑक्साइड की संख्या से व्यक्त की जाती है।
ऑक्साइड रासायनिक रूप से एक-दूसरे से जुड़कर खनिज बनाते हैं जो सामग्री की खनिज संरचना की विशेषता बताते हैं। सामग्री में मौजूद खनिजों और उनकी मात्रा को जानकर, कोई भी सामग्री के गुणों का अनुमान लगा सकता है। उदाहरण के लिए, जलीय वातावरण में अकार्बनिक बाइंडर्स को सख्त करने और मजबूती बनाए रखने की क्षमता उनमें सिलिकेट खनिजों, एलुमिनेट्स और कैल्शियम फेराइट की उपस्थिति के कारण होती है, और उनकी बड़ी मात्रा के साथ, सख्त प्रक्रिया तेज हो जाती है और ताकत बढ़ जाती है। सीमेंट पत्थर की मात्रा बढ़ जाती है।
किसी सामग्री की चरण संरचना को चिह्नित करते समय, निम्नलिखित को प्रतिष्ठित किया जाता है: ठोस पदार्थ जो छिद्र की दीवारें (सामग्री का "ढांचा") बनाते हैं, और हवा और पानी से भरे छिद्र होते हैं। सामग्री की चरण संरचना और उसके छिद्रों में पानी का चरण संक्रमण संचालन के दौरान सामग्री के सभी गुणों और व्यवहार को प्रभावित करता है।
किसी सामग्री के गुणों पर उसकी स्थूल और सूक्ष्म संरचना और आणविक-आयन स्तर पर सामग्री बनाने वाले पदार्थों की आंतरिक संरचना का कोई कम प्रभाव नहीं होता है।
किसी सामग्री की मैक्रोस्ट्रक्चर एक ऐसी संरचना है जो नग्न आंखों या थोड़े आवर्धन के साथ दिखाई देती है। किसी पदार्थ की सूक्ष्म संरचना सूक्ष्मदर्शी के नीचे दिखाई देने वाली संरचना है। पौधे की आंतरिक संरचना का अध्ययन एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी आदि का उपयोग करके किया जाता है।
कई मायनों में, सामग्री के गुण छिद्रों की संख्या, आकार और प्रकृति निर्धारित करते हैं। उदाहरण के लिए, झरझरा कांच (फोम ग्लास), साधारण कांच के विपरीत, अपारदर्शी और बहुत हल्का होता है।
ठोस कणों का आकार और आकार भी सामग्री के गुणों को प्रभावित करते हैं। इसलिए, यदि आप साधारण कांच के पिघले हुए टुकड़े से पतले रेशे खींचते हैं, तो आपको हल्का और मुलायम कांच का ऊन मिलता है।
कणों के आकार और आकार और उनकी संरचना के आधार पर, ठोस निर्माण सामग्री की मैक्रोस्ट्रक्चर दानेदार (ढीली-दानेदार या समूहीकृत), सेलुलर (बारीक छिद्रपूर्ण), रेशेदार और स्तरित हो सकती है।
ढीले दाने वाली सामग्री में अलग-अलग दाने होते हैं जो एक दूसरे से जुड़े नहीं होते हैं (रेत, बजरी, मैस्टिक इन्सुलेशन और बैकफ़िल के लिए पाउडर सामग्री, आदि)।
समूह संरचना, जब दाने एक-दूसरे से मजबूती से जुड़े होते हैं, विभिन्न प्रकार के कंक्रीट, कुछ प्रकार की प्राकृतिक और सिरेमिक सामग्री आदि की विशेषता होती है।
सेलुलर (बारीक-छिद्रपूर्ण) संरचना की विशेषता मैक्रो- और माइक्रोप्रोर्स की उपस्थिति है, जो गैस और फोम कंक्रीट, सेलुलर प्लास्टिक और कुछ सिरेमिक सामग्रियों की विशेषता है।
रेशेदार और स्तरित सामग्री, जिसमें फाइबर (परतें) एक दूसरे के समानांतर स्थित होते हैं, फाइबर (परतों) के साथ और पार अलग-अलग गुण होते हैं। इस घटना को अनिसोट्रॉपी कहा जाता है, और ऐसे गुणों वाली सामग्री अनिसोट्रोपिक होती है। रेशेदार संरचना लकड़ी और खनिज ऊन उत्पादों में अंतर्निहित है, और स्तरित संरचना स्तरित भराव (पेपर प्लास्टिक, टेक्स्टोलाइट, आदि) के साथ रोल, शीट और स्लैब सामग्री में अंतर्निहित है।
3.1. अनाकार सामग्री. धातु सामग्री एकल-दोहरी या पॉलीक्रिस्टलाइन मिश्र धातु हैं। स्टील, कच्चा लोहा, ड्यूरालुमिन, पीतल, आदि। लोग इसका उपयोग लंबे समय से कर रहे हैं, लेकिन केवल नई सामग्री ही नई जरूरतों को पूरा कर सकती है। सामग्रियों का आधार अक्सर पॉलीक्रिस्टलाइन सामग्रियों के समान होता है, लेकिन एक अलग तकनीक का उपयोग करके तैयार किए जाने पर, वे नए गुण प्राप्त कर लेते हैं। अब हम कुछ तकनीकों पर विचार करेंगे
गैस चरण से एक अनाकार सामग्री प्राप्त करने के लिए, यह आवश्यक है कि जमा परमाणु की गतिज ऊर्जा सब्सट्रेट पर परमाणुओं की बंधन ऊर्जा से अधिक न हो। कम गतिशीलता वाले परमाणुओं को सब्सट्रेट पर बेतरतीब ढंग से रखा जाता है, और इसलिए संरचना के बिना। मोबाइल परमाणु गति कर सकते हैं और अधिक ऊर्जावान रूप से अनुकूल संरचना बना सकते हैं। लाभ: उच्च शीतलन दर, जो अनाकार अवस्था के संरक्षण को सुनिश्चित करती है। नुकसान: अनाकार परत की वृद्धि की कम दर, उच्च वैक्यूम की आवश्यकताएं, और खाली वातावरण के परमाणुओं के सब्सट्रेट पर आने की संभावना। विशिष्ट प्रौद्योगिकियां: वैक्यूम में थर्मल वाष्पीकरण लेजर या इलेक्ट्रॉन बीम वाष्पीकरण प्लाज्मा वाष्पीकरण कैथोड स्पटरिंग प्लाज्मा रसायन विज्ञान, यानी। चमक निर्वहन में अपघटन गैस चरण से तैयारी
अनाकार पदार्थ विलयन से अवक्षेपण अभिक्रिया द्वारा प्राप्त होते हैं। यदि स्थितियाँ बहुत तेज़ी से बदलती हैं, तो क्रिस्टलीय संरचना को व्यवस्थित होने का समय नहीं मिलेगा और यह अनाकार हो जाएगी। तरीके: वाष्पीकरण. अवक्षेपकों का योग, उदाहरण के लिए, एक ध्रुवीय विलायक में - गैर-ध्रुवीय, या एक गैर-ध्रुवीय में - ध्रुवीय। इलेक्ट्रोलाइटिक जमाव. यहां इलेक्ट्रोलाइट स्नान में फॉस्फोरस या बोरॉन मिलाया जाता है। वे गैर-क्रिस्टलीय धातुओं के निर्माण को बढ़ावा देते हैं। जेल का थर्मल अपघटन. समाधान से तैयारी.
क्रिस्टलीय चरण 1 से तैयारी। सबसे छोटी बात है जल्दी गर्म करना और जल्दी ठंडा करना। या अन्य प्रबल प्रभाव जिसके तहत परमाणु अपनी संतुलन स्थिति छोड़ सकते हैं। 2. ठोस-चरण प्रतिक्रियाएँ। 3. मजबूत यांत्रिक प्रभाव, उदाहरण के लिए एक ग्रहीय या कंपन मिल में, जब सतह पर यांत्रिक विकार सामग्री में गहराई तक फैल सकता है। उदाहरण के लिए, अव्यवस्थाएं, जिनमें से इतनी अधिक हैं कि क्रिस्टलीय सामग्री के बारे में बात करने का कोई मतलब नहीं है। 4. न्यूट्रॉन के साथ सतह का विकिरण, या आयनों के साथ बमबारी (उदाहरण के लिए, आयन आरोपण)। सदमे की लहर का प्रभाव.
मेल्ट से तैयारी मेल्ट से ग्लास प्राप्त करने के लिए उच्च श्यानता की आवश्यकता होती है। जैसा कि हमने पहले चर्चा की, क्रिस्टलीकरण एक नए चरण के नाभिक के निर्माण और वृद्धि के माध्यम से होता है। यदि चिपचिपाहट अधिक है, तो अणुओं को क्रिस्टल बनाने के लिए काफी समय की आवश्यकता होती है। यदि आप इसे जल्दी से ठंडा करते हैं, तो क्रिस्टलीय संरचना को पंक्तिबद्ध होने का समय नहीं मिलता है। सिलिकॉन डाइऑक्साइड SiO 2 के साथ उदाहरण। पिघला हुआ 1722 C, ग्लास T 1222 C, पिघलने पर चिपचिपाहट 1 MPa.s। (ऑक्सीजन, सल्फर, सेलेनियम-चाल्कोजेन)। चाल्कोजेनाइड ग्लास - अन्य तत्वों के साथ यौगिक। विशिष्ट रचनाएँ: Ge S, Ge Se, As S, As Se, Ge S P, Ge As Se, Ge Se Te, As Se Te, Ge As Se Te, आदि। उच्च चिपचिपाहट यौगिकों को अनाकार या कांच जैसा बना देती है।
धातु के चश्मे धातु के चश्मे का उत्पादन निम्न द्वारा किया जाता है: अल्ट्रा-फास्ट टेम्परिंग; बहुत तेज़ शीतलन; गैस छिड़काव के/एस; सेंट्रीफ्यूजेशन फैलाव गैस में शीतलन धीमा है, तरल में 10 5 K/s तक, धातु पर - 10 8 K/s तक। शॉट छिड़काव, प्लाज्मा छिड़काव, सिलेंडर कास्टिंग, सेंट्रीफ्यूज कास्टिंग, स्नान में सिलेंडर को घुमाना। दो रोलों के बीच रोल करना। वैक्यूम के तहत एक केशिका में सक्शन, शेल में शीतलन के साथ एक डाई के माध्यम से दबाव डालना। उच्च वोल्टेज स्पार्क, गैस डिस्चार्ज, इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग करके लेजर विकिरण द्वारा वेल्डिंग की विधियाँ - K/S तक
नैनोमटेरियल्स नैनोसाइंस, नैनोटेक्नोलॉजी, नैनोसंरचित सामग्री और वस्तुएं। वे विकसित देशों में वैज्ञानिक और तकनीकी नीति के प्राथमिकता वाले क्षेत्रों को निर्दिष्ट करते हैं। इस प्रकार, संयुक्त राज्य अमेरिका में नेशनल नैनोटेक्नोलॉजी इनिशिएटिव (बजट ~$500 मिलियन) नामक एक कार्यक्रम है। यूरोपीय संघ ने हाल ही में छठे विज्ञान फ्रेमवर्क कार्यक्रम को अपनाया है, जिसमें नैनो टेक्नोलॉजी अग्रणी स्थान रखती है। रूसी संघ के उद्योग और विज्ञान मंत्रालय और रूसी विज्ञान अकादमी के पास भी उपसर्ग नैनो के साथ प्राथमिकता, सफलता प्रौद्योगिकियों की सूची है। वर्तमान स्थिति कई मायनों में संपूर्ण कंप्यूटर क्रांति से पहले की स्थिति के समान है, लेकिन नैनो टेक्नोलॉजी क्रांति के परिणाम और भी अधिक होंगे।
नैनोटेक्नोलॉजी नैनो के मूल सिद्धांत, बौने के रूप में अनुवादित नैनो-वस्तुओं की सीमा - व्यक्तिगत परमाणुओं से (आर)
"सतह" और "बल्क" परमाणुओं का अनुपात पतली निकट-सतह परत (~1 एनएम) में स्थित परमाणुओं का अंश घटते कण आकार आर के साथ बढ़ता है, क्योंकि ~ एस/वी ~ आर 2 /आर 3 ~ 1/ आर (यहां एस कण की सतह है, वी इसका आयतन है)। यह सर्वविदित है कि सतह के परमाणुओं के गुण थोक परमाणुओं से भिन्न होते हैं, क्योंकि वे थोक की तुलना में अपने पड़ोसियों से अलग तरीके से जुड़े होते हैं। सतह परत को पदार्थ की एक नई अवस्था माना जा सकता है।
पिछली स्लाइड के लिए स्पष्टीकरण सबमाइक्रोन स्केल स्तर पर पदार्थ के विशिष्ट व्यवहार के उदाहरण और नैनोऑब्जेक्ट्स की विशिष्टता के मुख्य कारण। 1 - गुणों में परिवर्तन की दोलनशील प्रकृति, 2 - संतृप्ति के साथ विशेषता की वृद्धि, 3 - अधिकतम के साथ विशेषता की वृद्धि। अंत में, यदि किसी वस्तु का परमाणु पैमाना एक, दो या तीन दिशाओं में है, तो उसके गुण व्यवहार में क्वांटम कानूनों की अभिव्यक्ति के कारण उसी सामग्री के थोक गुणों से काफी भिन्न हो सकते हैं।
बायोफिजिसिस्टों ने एक एकल कार्बनिक अणु पर आधारित एक नैनोइलेक्ट्रॉनिक उपकरण बनाया है। एरिज़ोना स्टेट यूनिवर्सिटी में, उन्होंने एक एकल कार्बनिक अणु से युक्त एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण बनाया है। सात एनिलिन टुकड़ों की श्रृंखला एक नकारात्मक विभेदक अवरोधक की तरह व्यवहार करती है। बायोफिजिसिस्टों के काम के परिणाम का उपयोग नैनोइलेक्ट्रॉनिक्स में किया जा सकता है।
क्या और कैसे प्राप्त किया जाता है उच्च शक्ति वाले नैनोक्रिस्टलाइन और अनाकार सामग्री, अगली पीढ़ी के माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स और ऑप्टोट्रॉनिक्स के पतले-फिल्म और हेटरोस्ट्रक्चर घटक, नरम और कठोर चुंबकीय सामग्री, रासायनिक और पेट्रोकेमिकल उद्योगों के लिए नैनोपोरस सामग्री, एकीकृत माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल उपकरण, ईंधन सेल, इलेक्ट्रिक बैटरियां और अन्य ऊर्जा कन्वर्टर्स, प्रत्यारोपण के लिए जैव-संगत ऊतक, औषधीय दवाएं।
नैनोटेक्नोलॉजी की आंखें और उंगलियां एक जांच, एक अच्छी तरह से तेज सुई ~ 10 एनएम के शीर्ष त्रिज्या के साथ) और एक स्कैनिंग तंत्र जो इसे तीन आयामों में नमूना सतह पर ले जाने में सक्षम है। तीन-अक्ष मोटर चालित तालिकाओं का उपयोग करके रफ पोजिशनिंग की जाती है। तीन-समन्वय पीजो एक्चुएटर्स का उपयोग करके बारीक स्कैनिंग कार्यान्वित की जाती है, जो सुई या नमूने को x और y में दसियों माइक्रोमीटर और z में माइक्रोमीटर की इकाइयों द्वारा एंगस्ट्रॉम के अंशों की सटीकता के साथ स्थानांतरित करना संभव बनाता है।
वर्तमान में ज्ञात विधियाँ स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोपी हैं; इसमें, विद्युत संचालन टिप और नमूने के बीच एक छोटा वोल्टेज (~ वी) लगाया जाता है और अध्ययन के तहत नमूने की सतह पर परमाणुओं के गुणों और व्यवस्था के आधार पर, अंतराल में वर्तमान दर्ज किया जाता है; - परमाणु बल माइक्रोस्कोपी; यह एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक सतह पर सुई के आकर्षण बल में परिवर्तन को रिकॉर्ड करता है। सुई एक कैंटिलीवर बीम (कैंटिलीवर) के अंत में स्थित होती है, जिसमें एक ज्ञात कठोरता होती है और अध्ययन के तहत सतह और टिप की नोक के बीच उत्पन्न होने वाली छोटी ताकतों के प्रभाव में झुकने में सक्षम होती है। ब्रैकट की विकृति को उसकी पिछली सतह पर घटनाित लेजर बीम के विक्षेपण द्वारा, या ब्रैकट में ही होने वाले पीज़ोरेसिस्टिव प्रभाव का उपयोग करके रिकॉर्ड किया जाता है; - निकट-क्षेत्र ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी; इसमें, जांच एक ऑप्टिकल वेवगाइड (फाइबर) है, जो नमूने के सामने वाले सिरे पर प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से कम व्यास तक पतला होता है।
आगे क्या है? इस दिशा में पहला कदम माइक्रो-नैनो-इलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम (एमईएमएस/एनईएमएस) का निर्माण है। नैनोप्वाइंट, नैनोकैंटिलिवर और बस नैनोकंडक्टर्स इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ एक ही चिप पर स्थित बहुत संवेदनशील और चयनात्मक सेंसर हो सकते हैं। उनमें नैनो पंप जोड़े जा सकते हैं, और परिणाम ~1 सेमी2 क्षेत्रफल वाली एक प्लेट पर स्थित एक विश्लेषणात्मक रासायनिक प्रयोगशाला है। रासायनिक युद्ध एजेंटों, जैविक हथियारों, एक कृत्रिम नाक और एक कृत्रिम जीभ के लिए विश्लेषक पहले से ही मौजूद हैं। खाद्य उत्पादों (शराब, चीज, फल, सब्जियां) का प्रमाणीकरण।
सैन्य अनुप्रयोग, उदाहरण के लिए, अमेरिकी रक्षा विभाग, स्मार्ट डस्ट - स्मार्ट डस्ट, यानी बनाने के लिए एक कार्यक्रम को वित्त पोषित कर रहा है। माइक्रोरोबोट्स का एक बड़ा परिवार, धूल के एक कण के आकार का, जो दुश्मन के इलाके में बिखरा हुआ है, सभी दरारों और संचार चैनलों में प्रवेश कर सकता है, अपना नेटवर्क बना सकता है, परिचालन जानकारी एकत्र और प्रसारित कर सकता है, विशेष अभियान चला सकता है, आदि।
चिकित्सा अधिक मानवतावादी परियोजनाएं भी हैं: विशेष माइक्रोरोबोट डॉक्टर बनाने के लिए जो मानव परिसंचरण, लसीका या अन्य प्रणाली के माध्यम से आगे बढ़ते हुए एक निदानकर्ता, चिकित्सक और सर्जन के कार्यों को जोड़ देंगे। ऐसे रोबोटों के नमूने पहले ही निर्मित किए जा चुके हैं, जिनके सभी कार्यात्मक घटक और आयाम लगभग 1 मिमी (वर्तमान में, 2008 - 0.2 मिमी) हैं, और उनके आकार को माइक्रोन और सबमाइक्रोन स्तर तक कम करने की वास्तविक संभावना है।
अनाकार संरचना ("ऊपर से नीचे" पथ) प्राप्त करने के लिए प्रारंभिक क्रिस्टलीय शरीर को कुचलकर अनाकार धातुओं का उत्पादन संभव है। पथ में क्रिस्टल पर बाहरी प्रभावों के परिणामस्वरूप क्रिस्टलीय शरीर में परमाणुओं की नियमित व्यवस्था में व्यवधान और एक ठोस क्रिस्टलीय शरीर का एक अनाकार ठोस में परिवर्तन शामिल है।
आज तक, इन पथों को लागू करने की कई तकनीकी विधियाँ ज्ञात हैं (चित्र 1)। चूंकि एक अनाकार धातु, थर्मोडायनामिक दृष्टिकोण से, बड़ी अतिरिक्त ऊर्जा के साथ एक अत्यंत गैर-संतुलन प्रणाली है, इसके उत्पादन के लिए, क्रिस्टलीय धातु के उत्पादन के विपरीत, किसी भी संतुलन प्रक्रिया की आवश्यकता नहीं होती है। इस चित्र में, धातु के चरण परिवर्तनों की संतुलन प्रक्रियाओं को ठोस तीरों द्वारा दर्शाया गया है, और एक अनाकार धातु प्राप्त करने की गैर-संतुलन प्रक्रियाओं को धराशायी तीरों द्वारा दर्शाया गया है।
चित्र .1। धातुओं की संतुलन और गैर-संतुलन अवस्था प्राप्त करने की विधियाँ
उपरोक्त आरेख के अनुसार, किसी भी संतुलन चरण से थर्मोडायनामिक रूप से कोई भी संतुलन अनाकार (और नैनोक्रिस्टलाइन) धातु प्राप्त नहीं किया जा सकता है:
गैस चरण से संघनन. कुछ आपत्तियों के साथ, इलेक्ट्रोलाइट समाधानों से अनाकार फिल्मों के इलेक्ट्रोलाइटिक जमाव के तरीकों को भी इस समूह में शामिल किया जा सकता है;
क्रिस्टल में बड़ी संख्या में दोष उत्पन्न करके क्रिस्टलीय अवस्था का अनाकारीकरण;
धातु के पिघलने से तरल अवस्था को बुझाना।
अनाकार धातुओं के उत्पादन की पहली दो विधियाँ - गैस चरण और क्रिस्टलीय धातुओं से - पिछली शताब्दी के पूर्वार्ध में सामने आईं और अपेक्षाकृत लंबे समय से उपयोग की जा रही हैं, लेकिन वे धातुकर्म प्रौद्योगिकियों से संबंधित नहीं हैं।
1.1.इलेक्ट्रोलाइट समाधानों से अनाकार फिल्मों के इलेक्ट्रोलाइटिक जमाव की विधि
विशेष रूप से, परमाणु-से-परमाणु स्टैकिंग के सिद्धांत पर आधारित वैक्यूम जमाव विधि का उपयोग अल्ट्राथिन (10-1...101 एनएम) फिल्मों का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। धातु को निर्वात में 10-3...10-9 Pa के दबाव पर गर्म किया जाता है (अधिमानतः न्यूनतम संभव अवशिष्ट दबाव पर)। इस मामले में, व्यक्तिगत परमाणु पिघल की सतह से वाष्पित हो जाते हैं। निर्वात में सीधी रेखा में गति करने वाले परमाणु एक विशाल ठंडी प्लेट-सब्सट्रेट पर जमा हो जाते हैं। एकल परमाणुओं के संघनन के परिणामस्वरूप, उनकी अतिरिक्त ऊर्जा को सब्सट्रेट द्वारा 109...1013 K/s की शीतलन दर के अनुरूप दर पर अवशोषित करने का समय मिलता है और यह शुद्ध धातुओं की अनाकार अवस्था प्राप्त करने के लिए पर्याप्त है। इस मामले में, शुद्ध संक्रमण धातुओं की अनाकार फिल्में प्राप्त करने के लिए, सब्सट्रेट को तरल हीलियम के तापमान तक ठंडा किया जाना चाहिए।
वैक्यूम जमाव विधि से लोहा, निकल, कोबाल्ट, मैंगनीज, क्रोमियम, एल्यूमीनियम, वैनेडियम, पैलेडियम, ज़िरकोनियम, हेफ़नियम, रेनियम, बोहरियम, टैंटलम, टंगस्टन, मोलिब्डेनम, टेल्यूरियम, एंटीमनी, गैडोलीनियम, आर्सेनिक और अन्य तत्वों की अनाकार फिल्में बनती हैं। छिड़काव की गई फिल्मों का क्रिस्टलीकरण तापमान और थर्मल स्थिरता उनकी मोटाई पर निर्भर करती है। इस प्रकार, 2.5 एनएम की मोटाई वाली लोहे की फिल्म पहले से ही 50...60 K पर क्रिस्टलीकृत हो जाती है, और 15 एनएम की फिल्म की मोटाई के साथ अनाकार अवस्था में लोहा प्राप्त करना बिल्कुल भी संभव नहीं है।
विधि का एक नुकसान यह है कि स्पटरिंग कक्ष के वातावरण में मौजूद अवशिष्ट गैसों के परमाणु, छिड़काव की गई धातु के परमाणुओं के साथ सब्सट्रेट पर संघनित हो जाते हैं। इसलिए, छिड़काव की गई फिल्म की संरचना और गुण विरलन की डिग्री और अवशिष्ट गैसों की संरचना पर निर्भर करते हैं।