Metallar tabiati

Metallar nisbatan og‘ir, yarqiroq bo‘lib, shaffoflik xususiyati yo‘q. Metallar mustahkam, lekin ularning shaklini bolg‘alab ishlov berish yoki, chig‘irlash orqali o‘zgartirish,shuningdek, eritish va payvandlash mumkin. Metallar yaxshigina elektr va issiqlik o‘tkazuvchanlik xususiyatiga ega. Buning barchasi uchun ular metall bog‘lanishlardan minnatdor bo‘lishlari kerak. Bu bog‘lanishning tabiati shundaki, metallardagi har bir atom, o‘z atrofida ko‘p miqdordagi xuddi o‘zi kabi atomlar bilan o‘ralgan. Ulardan har biri tashqi elektron qavatida oz sondagi elektronlargagina ega bo‘lib, bu elektron qavatlar shunday to‘soladiki, arang tutib turiladigan tashqi elektronlarni biror bir atomga bog‘lashning iloji bo‘lmaydi. Atomlar, to‘g‘rirog‘i ionlar o‘z joyida qolayotgan vaqtda, «elektron gazlari« ionlar orasida erkin harakatlanib, ularni o‘zaro bog‘laydi.

Elektronlarning erkinligi va ularning elektr maydonida harakatlana olishi tufayli, metallar o‘tkazgich xususiyatiga ega bo‘ladi. Erkin elektronlarning tashqaridan tushayotgan yorug‘lik nurlarining katta miqdorini yutishi va qayta akslantirishi tufayli metallar shaffof emas va ular yarqiraydi. Erkin elektronlarning issiqlik energiyasini erkin tashiy olishi tufayli metallar yuqori issiqlik o‘tkazguvchanlik xususiyatiga ega bo‘ladi.

Bu maqolada metalarning elektr, issiqlik o‘tkazuvchanlik, hamda, optik xususiyatlari qaralmaydi. Asosiy e’tibor, ularning mexanik xususiyatlariga qaratiladi.

Metallat har xil bo‘lsa ham, ulardagi metall bog‘lanishlarining tabiati bir xil. U metall atomlarining zich va tartibli joylashgan. Bunday struktura esa, siqilishga qarshilik ko‘rsata turib, unga nisbatan siljishga kamroq qarshilik ko‘rsatadi. Shu tufayli metalllar egiluvchandir. Atomlarning zich joylashuvi, metallarning solishtirma og‘irligining ham asosiy izohidir. Metallarning mexanik xususiyatlari, erkin elektronlarning metall bog‘lanishlarga nisbatan to‘g‘ri keladigan kristall strukturasi tufayli vujudga keladi.

1665-yildayoq Robert Guk kristallar shaklini qatorga tartibli terilgan g‘o‘lachalar tarzida modellashtirgan edi. Lekin faqat oradan 250 yil o‘tibgina uning, o‘sha paytda fanga ma’lum bo‘lgan metallarning‘ kristall strukturasining aniq modelini yasagani ma’lum bo‘ldi.

Bir necha yuz yilliklar davomida ba’zi murakkab moddalarning kristall strukturaga ega ekanligi ma’lum bo‘lgan bo‘lsa hamki, oddiy metallarning ham kristall panjaradan tarkib tobganligi fakti yaqin vaqtlargacha shubha ostida qolib keldi. Aniq haroratlarda erish va qotish xususiyatlari va darz ketgan sirtlardagi mayda donador strukturalarning ko‘zga tashlanishi, metallar atomlarining kristall tartibidan dalolat berardi, lekin boshqa faktlar, ularning amorf tabiati ham mavjudligi haqida tasavvur uyg‘otar edi: erigan metallar, qotganidan so‘ng quvur shakliga kelib qolardi, qattiq metallarning shaklini ishlov berish orqali o‘zgartirish mumkin edi, metallning sayqallangan sirt yuzasidan esa, u mutloq bir jinslidek tuyulardi.

Metall ichki strukturasining tushunturush uchun kalit 1864-yilda, ingliz Genri Sobri metallarni mikroskopda tadqiq qilishning‘ to‘g‘ri tushayotgan yorug‘lik nurlari orqali emas, balki, akslangan nurlar orqali tekshirish usulini ishlab chiqqanidan keyin topildi. Bundan tashqari, uning omadli tadqiqotlarining asosiy sabablaridan biri bu uning metallning sayqallangan sirtini emas, balki, kuchsiz kimyoviy reagent bilan ishlov berilgan sirtini tekshirgani bo‘ldi. Ba’zi reagentlar, metall atomlari donachalari chegarasi bo‘ylab chuqur o‘yiqlar hosil qilardi, boshqalari esa, bu donachalarning o‘ziga ta’sir ko‘rsatib, ularning mikrostrukturasini ko‘rinadigan holatga keltirgan.

Bu esa, metallni kichik ko‘pqirrali 0.25 mm atrofidagi o‘lchamlarga ega donachalarga ajratuvchi chegaraning noto‘g‘ri panjarasini ko‘rishga imkon berdi.

Aynan bir xildagi yoritilishning o‘zida ba’zi donachalar nisbatan yorqin, boshqalari esa nisbatan xira ko‘rinardi. Yorug‘lik va soyaning taqsimlanishi, yoritish burchagining o‘zgarishiga qarab o‘zgarardi. Bunda, har bir donachaning reagent bilan ishlov berilgan yuzasi, juda kichik va tekis akslantiruvchi bo‘lib, metall sistiga nisbatan og‘ish burchagi turlicha edi. Bundan xulosaga kelindiki, har bir donacha, noto‘g‘ri shakliga qaramay, alohida kristallcha ekan va metallning‘ bo‘lagi ko‘plab shunday kristallardan tuzilgan ekan va ularning har biri turli tomonlarga yo‘nalgan bo‘lib, shu bilan birga umumiy chegaralarga ega edi.

Sorbi tomonidan ixtiro qilingan metalografiya usuli, metall donachalarining o‘lchami va shaklini aniqlash uchun ancha samarador bo‘lib chiqdi. Bu esa metallarning texnik xususiyatlarini tadqiq qilishda, aralashmalarni aniqlashda, va qotishmalarni tadqiq qilishda muhim vosita bo‘lib xizmat qiladi. Lekin, optik metalografiya donachalar qatori chegarasining tuzilishi haqida aniq tasavvur bera olmas edi. Tadqiqotchilar sekin astalik bilan, metallarning erish haroratidan pastroq haroratda sovitilishida qo‘shni donachalar bir biridan iloji boricha ko‘p sondagi atomlarni egallab olishi va shu tufayli, donachalar orasidagi chegara faqat bir necha atom qalinligi masofasigacha qisqarib, uning ichki kristalografik strukturasining yo‘nalishi bir donachadan boshqa donachaga keskin o‘zgaradi degan fikrga kela boshladilar.

Bu nuqtai nazar, yaqindagina amerikalik Ervin Myuller ixtiro qilgan ion mikroskopidan foydalanish tufayli tasdiqlandi. Bu asbobda metall ignaning uchi vaakumdagi yuqori musbat potentsial ostida turadi, shu tufayli, elektr maydonining kuch chiziqlari ignada boshlanib, flourestiya ekranida tugaydi. Kameraga oz miqdordagi geliy kiritiladi. Geliy atomi igna metali atomi bilan to‘qnashganida, u musbat ionga aylanib qoladi va kuch chizig‘i bo‘ylab, ekran tomonga uchadi. Ion ekranga borib urilganida, ko‘rinadigan tasvir paydo bo‘ladi. Tasvirdagi o‘lchamlar nisbati shindayki, igna uchidagi atomning yuzasiga, ekrandagi 1 mm² to‘g‘ri keladi. Aynan shu effekt tufayli biz ignaning atom strukturasini «ko‘ramiz«.

1900-yilda Jeyms Eving va Valter Rozenxeyn, agar namunani deformatsiyalansa, masalan uning qirralari turli tomonlarga qayrilsa, yuzasi chiziqlar bilan qoplanib qolishini aniqlashdi. Ular odatda, donachalar atrofida bir biriga qat’iy paralell bo‘lib, har xil donachalarda ularning yo‘nalishi turlicha edi. Tadqiqotlar shuni ko‘rsatdiki, bu chiziqlar, kristallarning nozik qatlamlarining bir biriga nisbatan qiyshayishi natijasida hosil bo‘ladigan zinasimon qavatlarning izi ekan. Katta va ideal metall kristallari bilan olib borilgan keyingi tadqiqotlardan bu zinasimon qavatlarning ma’lum tartibdagi tekislikliklarda va aniq kristalografik yo‘nalishlarda hosil bo‘layoganligi aniqlandi. Metallarning egilish deformatsiyasi mexanizmi, shu tahlit, suyuqlik va gazlarning oquvchanligidan jiddiy farqlanishi ma’lum bo‘ldi. Bu jarayonda siljish tekisligining bir tarafidagi atomlar, o‘zlarining avvalgi qo‘shnilaridan uzilib, o‘zi bilan birga ma’lum qismdagi kristallni ergashtirib, boshqa joyga «ko‘chib« o‘tadi va u yerdagi yangi qo‘shnilari biloan birga, avvalgi holatidagi kabi yana to‘g‘ri struktura hosil qilib oladi. Shu tarzda kristallning dastlabki ichki strukturasi xususiyatlari qayta tiklanadi. «Agar egilishdagi siljish« metallning kristall strukturasi tufayli bo‘lsa, unda nima sababdan u nometall kristallar, masalan olmos, sapfir kabi, odatda deformatsiyada sinadigan strukturalarda kuzatilmaydi? Yoki, boshqacha aytganda, nima uchun metallar egililuvchan, lekin ko‘plab nometallar esa mo‘rt? Buni tushinish uchun biz, metallarning ichki tuzilishi bilan yanada batafsil tanishamiz.

Metallarda kristall panjaraning uch xil turi uchraydi. Hajmiy-markazlashgan kubsimon panjarada bitta qo‘shimcha atom, oddiy kub panjaraning markazida joylashgan. Unday strukturaga ishqoriy metallar, xona haroratidagi temir, volfram, xrom va molibden egalik qiladi. Qirraviy-markazlashgan panjaralarda esa, qo‘shimcha atomlar kubning har bir qirrasi markazida joylashadi. Bunday strukturaga yuqori haroratdagi temir, shuningdek, mis, kumush, oltin, alyuminiy, nikel, va qo‘rg‘oshin ega. Geksagonal zichlangan strukturada esa, 3 ta qo‘shimcha atomlar oddiy geksagonal katakcha ichidagi bo‘shliqda joylashadi. Ruz, magniy, kobalt va titanning stukturasi aynan shunday.

Qirraviy-markazlashgan kubda ham, Geksagonal zichlangan strukturada ham atomlar maksimal ravishda zich joyalashadi. Yuqoridagi har ikkala strukturani zichlangan tekis strukturaning birini boshqasi ustiga joylashtirish yo‘li bilan olish mumkin. Har uch qo‘shni donacha tekislikda chuqurcha hosil qiladi va u chuqurchaga yuqori qatlandagi bitta donachani joylashtirish mumkin bo‘ladi.

Bunday chuqurchalarni tanlashning ikki xil usuli bor. Agar birinchi qatlamdagi donachalarning joylashuvini A bilan keyingi ikkita qatlamlarni esa mos ravishda B va C deb belgilasak, ABCABC ketma-ketlikdan qirraviy-markazlashgan kub panjara hosil bo‘ladi. ABABAB ketma-ketlikdan esa geksagonal zich panjara hosil qilinadi.

Metallarning kristallaridagi atomlarning siljishi, atomlarning nisbatan zich joylashgan chegaralari bo‘ylab yuz beradi. Chunki, bu holatda qatlamlarning bir-birining harakatiga nisbatan qarshiligi eng kam bo‘ladi. Bundan tashqari, zichlangan atom qatorlari bo‘ylab harakatlanayotgan atomlar, ko‘pincha mustahkam vaziyatda bo‘ladi. Ko‘p simmetriyalilik tufayli, bunday kubik strukturaning zich joylashgan qatorlari, atom tekisliklarining‘ bir biriga nisbatan siljish yo‘nalishlarning ko‘plab variantlariga ega bo‘ladi. Bu metallning egiluvchaniligida yaqqol seziladi. Alohida kristallchalar shunday shkllarga kirishi mumkinki, qo‘shni donachalar bir biriga o‘tz zich yaqinlashib, o‘z ortidan bo‘shliq ham tirqish ham qoldirmaydi. Shu tufayli ham ular tashkil qiluvchi butun kristall panjara ham, sinmasdan, istalgan shklaga kira oladi. Geksagonal strukturaning kristallari nisbatan mo‘rt va ular mexanik ishlov berishga unchalik yaroqli emas.

Metllarning kristallarining egiluvchanlik xossasi, yuqorida ko‘rganimizdek, zich joylashgan atom qatorlarining yo‘nalishlari va tekisliklari bo‘ylab siljishi bilan tushuntiriladi. Nima sababdan bunday kristall strukturalar hosil bo‘ladi? Bu savolga javob olish uchun biz metallarning elektron tuzilishiga e’tibor berishimiz zarur.

1900-yilda olmon fizigi Paul Drudye, metallarning yuqori elektr o‘tkazuvchanligining asosiy sababi bo‘lgan, yuqori elektr maydoni ta’sirida butun metall bo‘ylab harakatlanish imkoniga ega bo‘ladigan erkin elektronlari mavjud degan g‘oyani ilgari surdi. Bu faraz keyinchalik kvant mexanikasini ilova qilish orqali yanada takomillashtirildi. Lekin, asos o‘sha-o‘shaligicha qoldi: harakatlanuvchi elektronlar gazi, o‘zining elektr tortish kuchi hisobiga, xuddi suyuq yelim kabi, metallning musbat ionlarini o‘zaro biriktirib qo‘yadi. Elektron gaz va ionlar o‘zaro bir biriga tortishib, ixcham massa hosil qilishga intiladi, bu massaning strukturasi va hajmi esa, zichlangan donachalarning geometriyasi orqali o‘rnatiladi. Agar donachalar sof metalldagi kabi mutloq bir xil bo‘lsa, biz yuqorida ko‘rib o‘tganimizdek, odiiy kristall struktura paydo bo‘ladi. Ba’zi qotishmalarda donachalar o‘lchamlaridagi farqqa bog‘liq holda, boshqascha, xatto bundan ham zich strukturalar hosil bo‘lishi mumkin.

Elektron gazning o‘zini xuddi yelim kabi tutub, ionlarni o‘zaro‘ bog‘lab qo‘yishi sababidan, metallarning valentligi, nometallar singari, o’zining kristall strukturalarida ahamiyat kasb etmaydi. Metallarning kristallchalari o‘zaro va erkin elektronlar gazi bilan shunday mustahkam bog‘lanishi mumkinki, ular orasidagi chegara deyarli bilinmay qoladi. Agar donachalar aralashmalar tufayli kuchsizlanib qolmagan bo‘lsa, sof sovuq metallni donachalar chegarasi bo‘ylab sindirish juda mushkul. Metall bog‘lanishlarning bunday «tanlab o‘tirmaydigan« xossasi tufayli, ikki bo‘lak metallning toza sirtini o‘zaro siqish orqali tutashtirish mumkin bo‘ladi. Metall bog‘lanish, turli xil metallarning qotishmalarini, har xil tartib va proportsiyadagi ko‘rinishlarini olish imkoniyatini beradi.

Erkin elektronlarning mavjudligi, metallarning egiluvchanligi va mustahkamligiga qanday ta’sir ko‘rsatadi? Bir effektni biz yuqorida ko‘rib chiqib bo‘ldik: metallardagi (shuningdek, atomlarining o‘lchamlari bir biridan unchalik katta farq qilmaydigan ba’zi qotishmalardagi) oddiy kristall strukturalardagi zich joylashgan atom qatorlari tekisliklari bo‘ylab siljishlar ro‘y berar ekan. Metallardagi egilivchanlik ham, atomlarning bir biri bilan bevosita bog‘lanmaganligi, balki, erkin elektronlar tufayli o‘zaro tortishishi bilan tushuntirildi. Shu tufayli bir qatlamning ikkinchi qatlamga nisbatan siljishi oson yuz beraveradi.

Agar qatlamlarning birining ikkinchisiga nisbatan siljishida qarshilik butunlay yo‘q bo‘lganidami, bunday material umuman qattiqlikka ega bo‘lmas edi. Qattiq jism esa, juda kichik deformatsiya uchun zarur bo‘lgan kuch miqdorini aniqlovchi siljish moduli bilan o‘lchanadigan muayyan va aniq qattiqlik darajasiga ega bo‘ladi.

Tekislikda sirpanishning ikki xil holatini ko‘rib chiqamiz (rasm). Bir holatda (a) har bir qatordagi atomlar gorizontal yo‘nalishda zich joylashishgan, va natijada, vertikal yo‘nalishdagi tekisliklar oarsidagi masofa, (b) holatdagidan sezilarli ravishda qisqa. bir xil deformatsiyaning o‘zi uchuna holatda b holatdagidan kamroq kuchlanish zarur bo‘ladi. Sodda qilib aytganda, ozroq sondagi bo‘g‘imlarga ajralishga (bu shuni anglatadiki, elektron qavatlarini deformatsiyalash uchun kamroq kuch sarflash ham yetarli bo‘ladi) to‘g‘ri keladi. Boshqacha aytganda, zich joylashgan atomlar tekisliklari bo‘ylab siljish moduli kichik bo‘ladi.

Metallning mustahkamligi shuningdek, uning oquvchaligi — atomlarning qayta tiklanmas siljishi keltirib chiqaruvchi deformatsiya kattaligi faktori bilan ham xarakterlanadi. Siljish ro‘y berganida, egiluvchi deformatsiya, yuqoridagi qatlamning atomi beqaror muvaznat holatiga yaqinlashganida, ya’ni, atomni ortga qaytarishga intilayotgan elektr kuchlari va uni oldinga, navbatdagi «chuqurcha«ga itarayotgan elektr kuchlari orasodagi farq maksimal holatda bo‘lganida boshlanib keladi. a holatda bu deformatsiya kichikroqligi ko‘rinib turibdi. Buning sababi ikkita: oquvchanlik chegarasiga yetish uchun zarur bo‘lgan siljish qarshiligiham, deformatsiyaham kam bo‘lgani uchun, zichlangan tekisliklar bo‘ylab siljish ehtimoli nisbatan yuqori bo‘ladi. Bunday tasavvur orqali, kubik kristall panjara strukturasiga ega bo‘lgan mis va Alyuminiy kabi metalllarning egiluvchanligi xususiyatlarini tushunishga yordam beradi, lekin, mustahkamlik haqidagi savolni ochiqligicha qoldiradi. Bunday tasavvur asosida qilingan hisob kitoblar ko‘rsatib turibdiki, metalllar, oquvchanlik yuzaga kelgunicha 3-10% ga deformatsiyalanishi kerak ekan. Lekin, sof metalllar 0.01% deformatsiyadoq ichki oquvchanlikka uchraydi.

Bunday farq ham ilmiy ham texnik jihatdan ming karra qiziqish keltirib chiqaradi. Ushbu farq birinchi marta qayd etilganida, butun boshli nazariyaning to‘g‘riligiga shubha paydo bo‘lgan edi. Lekin umuman olganda holat bunchalik emas, chunki «ingichka tuklar« shaklida o‘stirilgan metall kristalllari hisob kitoblardagiga yaqin mustahkamlikka ega.

Katta o‘lchamdagi kristalllarning mustahkamligining nisbatan pastligi, uning kristalllardagi dislokatsiyalar — atom tekisliklarining bir biriga nisbatan oson sirpanishiga imkon beradigan to‘g‘ri strukturasi tartibining buzilishi bilan izohlanadi.

Tasavvur qiling, biz katta va og‘ir gilamni siljitishimiz kerak. Agar gilamni bus butunligicha siljitishga harakat qilsak, uning qarshiligi juda katta bo‘ladi. Lekin, gilamni o‘ram olib, siljitish mumkin va bu osonroq kechadi. Bunday harakat katta miqdordagi energiya sarfini talab qilmaydi, lekin natijada gilamni siljitishga erishiladi.

Bu holatdagi gilamning harakati, dislokatsiya tufayli paydo bo‘lgan egiluvchan siljishga juda o‘xshaydi. Kristallning bir qismi, boshqasi ustidan butunlay emas, balki, qismlar bo‘yicha sirpanadi. Bunday sirpanish vaqtida albatta, siljib bo‘lgan va hali siljimagan qismlarni bir biridan aniq ajratib turuvchi chegara chizig‘i (dislokatsiya) paydo bo‘ladi.

«Qirrali« va «Vintsimon« dislokatsiyalar mavjud. (rasm)

To‘g‘ri strukturali kristall panjarani parallel joylashgan atom tekisliklaridan iborat paket tarzida tasavvur qilish mumkin (a). Agar kristall ichidagi bir yoki bir nechta tekisliklar uzilib qolsa, «ortiqcha« tekisliklar qirrali dislokatsiyani hosil qiladi (b). Nuqsonning boshqacha bir sodda ko‘rinishi — vintsimon dislokatsiya. Bunda atom tekisliklaridan hech biri kristall ichida tugamaydi, lekin dislokatsiya chizig‘i yaqinidagi tekisliklarning o‘zi ham endilikda parallel bo‘lmay, o‘zaro shunday joylashadiki, xuddi butun kristall yagona vintsimon atom tekisligidan tashkil topgandek holat yuzaga keladi (c). Dislokatsiya chizig‘i bo‘ylab aylanishda bu tekislik, tekisloklararo masofaga teng bo‘lgan vintning bir qadami o‘lchamida ko‘tariladi (yoki pastga tushadi).

Birinchi holatda dislokatsiya chizig‘i sirpanish yo‘nalishiga perpendikulyar, ikkinchisida esa — parallel. Ko‘plab dislokatsiyalar ushbu ikki turning g o‘zaro kombinatsiyasi bo‘lib, shakliga ko‘ra, prujinani eslatadi.

Kristallning o‘sish jarayoni hamda chegarasi amalda dislokatsiyalarning o‘zaro uchrashgan joyi bo‘lgan donachalarning mavjudligi tufayli ham kristalllardagi dislokatsiyadan qutilish deyarli imkonsiz. Kristallga berilgan siljituvchi kuchlanish, dislokatsiyalarni sirpanish tekisliklari bo‘ylab ko‘chishga majbur qiladi. Agar kristallida faqat bir dona dislokatsiya mavjud bo‘lsa, siljiganida u kristalldan chiqib ketadi (rasm-3).

Amalda esa, strukturaning boshqacha buzilishlarini hamda, aralashmalarni e’tiborga olmaganimizda ham, kristallda o‘zaro bog‘langan dislokatsiyalarning murakkab tarmog‘i mavjud bo‘ladi. Dislokatsiyalarning qirralari yoki boshqa bir dislokatsiyalar bilan, yoki, aralashmalar bilan tutashganligi tufayli, siljish ro‘y berganida kristall o‘z strukturasining buzilishlaridan holi bo‘la olmaydi. Amalda, siljish yuz bergan paytda dislokatsiyalar miqdori ortadi.

Namunani siqishda burashda yoki, cho‘zishda paydo bo‘ladigan «siljituvchi kuchlanish« tufayli, dislokatsiyalar sirpanish tekisliklari bo‘ylab ko‘chishi mumkin bo‘ladi. Dislokatsiyaning ko‘chishi uchun zarur bo‘lgan kuchlanishning kattaligi qanday? Bu savolda yana ikkita tarkibiy savol mavjud: 1) ideal kristalldagi dislokatsiyaning harakatlanishindagi tabiiy qarshilikning qandayligi haqida; 2) amalda tekshirilayotgan kristalldagi xalaqitlarning (aralashmalar va boshqa qarshiliklar) ta’siri haqida.

Ideal panjaradagi dislokatsiyaning harakat qarshiligini ko‘rib chiqamiz. Dislokatsiyadan bevosita qarama-qarshi joylashgan atomlar uni itara boshlaydi, chunki, u ham ularning mustahkam muvozanat holatida chiqarishga harakat qiladi. Dislokatsiya orqasida joylashgan atomlar esa, uni oldinga itaradi, chunki ular yangi va mustahkam vaziyatni egallashga intiladi. Dislokatsiyada teng va qarama-qarshi yo‘nalgan kuchlar ishtirok etadi, shu tufayli uning kristalllar bo‘ylab harakati — nolga teng! Kristall holatining bunday g‘ayrioddiy xususiyati agar dislokatsiya hududi yetarlicha katta ko‘lamda bo‘lsa yuzaga keladi. Bunday holatda dislokatsiyaning har ikkala tarafida uni turli tomonlarga itarayotgan atomlar shunchalik ko‘pki, ularning harakati bir birini to‘liq muvozanatlaydi. Aksincha holatda esa, dislokatsiyaning harakatlanishi uchun ma’lum kuch sarflash kerak bo‘ladi. Agar dislokatsiyasiyaning qalinligi atomning o‘lchamlaridan katta bo‘lmasa, bu kuch metallining mustahkamligiga teng bo‘ladi.

Tor dislokatsiyalar olmosdagi kabi kristalllarda yuzaga kelishi mumkin, shu tufayli bunday materiallar hattoki dislokatsiyalari bilan ham juda mustahkam bo‘ladi. Keng dislokatsiyalar esa, oltin, mis, Alyuminiykabi metalllarning yumshoqligini izohlab beradi. Bunday metalllarga nisbatan amaliy talablar ularni yumshoqroq qilishda emas, balki, aksincha — mustahkamroq qilishda namoyon bo‘ladi. Metallurglar bunga, dislokatsiyalarning yo‘liga turli xil qarshilik qiluvchi usullarni qo‘llash orqali.

Aralashma atomlarini kiritish, kristall strukturasida lokal buzilishlarni keltirib chiqaradi. Bu buzlishlar, dislokatsiyalarning harakatiga to‘sqinlik qiladi. Aralashmalarning atomlarining harakati ular guruhlarga birlashganida ayniqsa kuchayadi. Bunga termik ishlov berish orqali erishish mumkin. Dislokatsiyalar donachalar chegaralarida markazlashganligi tufayli, mustahkamlikni, donachalarning o‘lchamlarini kichraytirish orqali orttirish mumkin.

Agar dislokatsiyalar ko‘p bo‘lsa, ular sirpanish tekisliklari bo‘ylab harakati jarayonida bir biriga xalaqit beradi — bu effektni tiqin ko‘chalardagi yo‘l chetlarida turib qolishni boshdan kechirgan har bir odam oson tasavvur qilishi mumkin.

So‘ngi savolni ko‘rib chiqamiz. Metallni bo‘laklar kesishga harakat qilayotganimizda nima yuz beradi? Odatda metalllar har xil mo‘rt moddalarning aralashmalaridan tashkil topgan bo‘ladi. Agar bunday moddaning zarrachasi parchalansa, unda tirqish tezkorlik bilan tashqariga intiladi. Tajribalar shuni ko‘rsatib turibdiki, chegaraviy-markazlashgan panjarali metalllar, masalan, mis parchalanishga juda yaxshi qarshilik qiladi. U metall bo‘lagi bo‘ylab to‘la tarqalib ketmay, balki, uning egiluvchanligi hisobiga «so‘nib» qoladi. Hajmiy markzalashgan panjarali metallar masalan, temir qizdirilgan holatda o‘zini xuddi misdek tutadi, lekin, sovuq holatda oson bo‘laklanadi.

Agar pona sekin harakatlansa, metalldagi dislokatsiyalar, yoriqning kattalashishi tufayli yuzaga keladigan kuchlanishlar sababidan harakatga keladi va uning energiyasi egilish deformatsiyasiga sarflanadi. Agar yoriq tezkor harakatlansachi?

Kelli Tayson yaqinda ushbu savolni o‘rganib chiqdi. U siljishni keltirib chiqarishdan kuchdan 5-6 marta katta bo‘lgan va atom bog‘lanishlarini uzishga harakat qiluvchi kuchlarni hisoblab chiqardi. Har ikkala kuch ham ponaning yaqinlashib kelishi bilan ortadi. Lekin ularning o‘zaro nisbati faqat atom bog‘lanishlarining mustahkamligi chegarasiga yetib kelgunigacha saqlanadi.

Agar siljishga nisbatan mustahkamlik ko‘rsatkichining, yorilishga nisbatan mustahkamlik ko‘rsatkichiga nisbati, atomlarni siljishga majbur qiluvchi kuchlardan katta bo‘lsa, buzilish sirpanish deformatsiyasi ko‘rinishida bo‘ladi. Agar aksincha bo‘lsa, material darz ketadi.

Turli materiallarning mustahkamligi aloqalarini uzilish yoki siljishga nisbatan baholash mumkin. Agar shunday qilinsa, olmos singari materiallar mo‘rt bo‘lishi zarur bo‘lib chiqadi. Hajmiy-markazlashgan panjarali metallar ham mo‘rt ham qovushqoq bo‘lishi mumkin. Chegaraviy-markazlashgan panjarali metalllarda siljishga nisbatan mustahkamlik uzilishga nisbatan mustahkamlikdan shunchalik kichikki, unga ko‘ra ular doimo qovushqoq bo‘lishi zarur va bu amalda ham shunday.

6-rasm: Metall bo‘ylab tezkor harakatlanayotgan pona undagi atom bog‘lanishlarini uzib yuborishi yoki ularni bir biriga nisbatan sirpanishga majbur qilishi mumkin. Mo‘rt materialda (yuqoridagi) bog‘lanishlar ertaroq uziladi va yoriq tezroq tarqalib, metall bo‘laklarga darz ketadi. Qovushqoq materialda (pastda) ponaning harakati tufayli siljish yuzaga keladi. Uzilgan bog‘lanishlar ponaning harakatidan keyin, atomlarning siljishi ro‘y bergach qayta tiklanadi. Pona o‘rnashib botib qoladi.

---