Vad är ett eutektiskt system?

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


Ett eutektiskt system är en homogen blandning av två eller flera komponenter som i fast tillstånd bildar ett enda supergitter vars huvudsakliga kännetecken är att det har en lägre smältpunkt än de enskilda komponenternas. De flesta eutektiska system är binära system (bildade av endast två faser eller komponenter), även om det finns exempel på vissa legeringar som bildar ternära eutektiska system.

Ordet eutektisk kommer från den antika grekiska termen eutektos , som är en kombination av termerna eu , som betyder ”brunn”, och teko , som betyder att smälta. Därför betyder eutektik bokstavligen ”brunnsmältning”, med hänvisning till det faktum att eutektik är lättare att smälta än deras individuella komponenter på grund av deras lägre smältpunkt.

Hur bildas eutektiska system?

Ett eutektiskt system bildas endast när komponenterna eller de fasta faserna som utgör blandningen är i en specifik proportion som kallas den eutektiska sammansättningen. Denna sammansättning är karakteristisk för varje eutektiskt system. Dessutom bildas eutektika i allmänhet mellan föreningar som är lika eller kemiskt besläktade med varandra. Så är fallet med vissa eutektiska legeringar bildade av två eller flera metaller.

eutektisk punkt

Genom att värma och smälta en heterogen blandning av dessa två faser i lämplig proportion bildas en homogen vätskeblandning som vid kylning kristalliserar igen och bildar en ny kristallin struktur där båda ämnena ingår i samma cell eller gitter. Detta är det så kallade supergittret eller supercellen, som upprepas i alla riktningar för att skapa en helt homogen kristall där ingen av de två ursprungliga faserna kan urskiljas. Med andra ord samkristalliserar systemets faser för att bilda ett nytt fast ämne.

typer av eutektik

Eutektiska system kan klassificeras på olika sätt. Två vanliga former är beroende på dess sammansättning och enligt det fasta ämnets kristallinitet.

Beroende på sammansättningen kan eutektika klassificeras som:

  • Oorganiska eutektika: är de som bildas av oorganiska föreningar som metaller och salter. I det senare fallet är de i allmänhet hydratiserade salter. Dessa är de vanligaste eutektiska systemen.
  • Organisk eutektik: Många organiska föreningar bildar eutektika med varandra. I det här fallet kallas de för organisk eutektik.
  • Organiska/oorganiska eutektika: är de som bildas av en organisk och en oorganisk fas, såsom en blandning av vatten och etanol.

Utöver denna klassificering kan vi särskilja tre klasser av eutektik beroende på det fasta ämnets kristallinitet, det vill säga beroende på dess mikrostruktur. I allmänna termer kan denna mikrostruktur vara av två typer: facetterad och icke-facetterad. De kallas också ofta, respektive, glasartad eller amorf mikrostruktur. I binära system kan tre olika kombinationer av denna typ av mikrostrukturer förekomma, vilket ger upphov till tre olika klasser av eutektik:

  • Icke-facetterad eutektik – icke-facetterad (NN): Dessa är de vanligaste och består av en icke-facetterad eller amorf fas inbäddad i en annan amorf fas. Dessa eutektika visar en mycket regelbunden mikrostruktur.
  • Facetterad – icke-facetterad (NF) eutektik: I dessa eutektiker är en av faserna amorf eller icke-facetterad medan den andra är facetterad. Mikrostrukturen för dessa eutektika är vanligtvis mellan regelbunden och komplex, eller den kan till och med bli helt oregelbunden, beroende på de särskilda egenskaperna för varje fas.
  • Facetterad eutektik – Facetterad (FF): FF-eutektik är sällsynt och bildas vanligtvis mellan två intermetalliska föreningar. Dessa eutektika har ofta unika mekaniska egenskaper såsom hög hårdhet genom att bilda långväga kristallstrukturer med starka metalliska bindningar.

Exempel på eutektiska system

Aluminium-kisellegering

Aluminium och kisel bildar en oorganisk eutektisk legering av typen FN (facetterad – icke-facetterad) när blandningen innehåller 13 viktprocent kisel. I detta system bildar aluminium den amorfa fasen (kallad alfafasen), medan kisel bildar den kristallina eller facetterade fasen av systemet. Denna legering är av stor betydelse för tillverkning av gjutna aluminiumdelar.

Järn-kollegering (kolstål)

Kolstål är ett eutektiskt system känt i hundratals år. Den består av en järnmatris med kolatomer inbäddade i strukturen. Dessa grundämnen bildar ett eutektiskt system med en sammansättning av 4,30 % kol och resten järn. Systemets smältpunkt (den eutektiska temperaturen) är 1 147 °C och det består av en blandning av γ-austenit med järnkarbid eller cementit. Cementit finns i kristallin form inbäddad i en amorf austenitmatris, vilket gör detta eutektiska system till ett annat exempel på FN-system.

bly-tennlegering

Det eutektiska systemet som bildas mellan bly och tenn är ett system som innehåller 62 viktprocent tenn. Denna blandning smälter vid bara 183°C, vilket är 50°C under smältpunkten för tenn, vilket är 232°C, och nästan 205°C under smältpunkten för rent bly, vilket är 327,5°C

Kamfer-naftalenlegering

Naftalen och kamfer är båda aromatiska organiska föreningar som bildar ett eutektiskt system. Därför är detta ett exempel på ett organiskt eutektiskt system. Ett system liknande detta bildas mellan naftalen och bensen.

Galinstan

Detta är ett exempel på ett ternärt eutektiskt system. Den består av en legering som innehåller 68,5 % gallium, 21,5 % indium och 10 % tenn. Smältpunkten för detta system är bara -19 °C, så blandningen är flytande vid rumstemperatur. Detta faktum gör galinstan till ett giftfritt substitut för kvicksilver.

Nickel-kisellegering

Det eutektiska nickel-kiselsystemet är ett exempel på ett FF-eutektikum, det vill säga ett där båda faserna är i ett kristallint tillstånd och bildar fasetterade fasta ämnen inbäddade i varandra. Den eutektiska sammansättningen är 84% nickel och 16% kisel. Detta system kännetecknas av att vara extremt hårt, motståndskraftigt mot utmattning och slitage på grund av vidhäftning.

Referenser

akademisk. (nd). Galinstan . Ordböcker och uppslagsverk om akademiker. https://es-academic.com/dic.nsf/eswiki/515650

Biloni, H., & Boettinger, WJ (1996, 1 ​​januari). SOLIDIFIERING . Fysisk metallurgi (fjärde, reviderade och förbättrade upplagan). 1. 669–842. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B97804444898753500132

Kharia, HK (2013, 18 november). Fe–C diagram . Slideshare. https://en.slideshare.net/RakeshSingh125/fe-cdiagram

Lingai, L., & Nolwelnn, LP (2015, 1 januari). Innovativa system för lagring av termisk solenergi i byggnader . Solenergilagring. 27–62. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780124095403000037

Lu, Y., Li, G., Du, Y., Ji, Y., Jin, Q., & Li, T. (2012, 8 mars). Elektromagnetisk modifiering av facetterad Ni31Si12-Ni2Si eutektisk legering . Kinesisk vetenskapsbulletin. https://www.researchgate.net/publication/257688727_Electromagnetic_modification_of_faceted-faceted_Ni31Si12-Ni2Si_eutectic_alloy

Southampton University. (nd). Stelning av Al-Si-legeringar . Southampton, Storbritannien. https://www.southampton.ac.uk/%7Epasr1/al-si.htm

-Annons-

Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

Artículos relacionados

Vad betyder LD50?

vad är borax