Widmanstätten patroon

Widmanstätten patronen, ook wel Thomson structuren, zijn unieke figuren van lange nikkel-ijzer kristallen, gevonden in de octahedrite ijzermeteorieten en sommige pallasites. Ze bestaan ​​uit een fijne verweving van nikkelijzer en taenite banden of linten genoemd lamellen. Gewoonlijk in spleten tussen de lamellen, een fijnkorrelige mengsel van nikkelijzer en taenite genoemd plessite kan worden gevonden.

Ontdekking

In 1808 werden deze cijfers genoemd naar graaf Alois von Beckh Widmanstätten, de directeur van het keizerlijk porselein werkt in Wenen. Terwijl de vlam verwarmen ijzer meteorieten, Widmanstätten merkte kleur en glans zone differentiatie als de diverse ijzerlegeringen geoxideerd met verschillende snelheden. Hij wilde niet zijn bevindingen te publiceren, beweren ze alleen via mondelinge communicatie met zijn collega's. De ontdekking werd erkend door Carl von Schreibers, directeur van de Weense Mineral en Zoölogie kabinet, die na Widmanstätten de structuur genoemd.

Er wordt nu aangenomen dat alle lof voor de ontdekking eigenlijk zou moeten worden toegewezen aan G. Thomson hij publiceerde dezelfde bevindingen vier jaar eerder.

Werken in Napels in 1804, Thomson behandeld Krasnojarsk een meteoriet met salpeterzuur in een poging om de saaie patina veroorzaakt door oxidatie te verwijderen. Kort nadat het zuur in contact met het metaal, vreemde figuren verscheen op het oppervlak, die hij gedetailleerd beschreven. Burgeroorlogen en politieke instabiliteit in het zuiden van Italië maakte het moeilijk voor Thomson contact met zijn collega's in Engeland te handhaven. Dit werd aangetoond in zijn verlies van belangrijke correspondentie wanneer de drager werd vermoord. Als gevolg hiervan, in 1804, zijn bevindingen werden alleen gepubliceerd in het Frans in de Bibliothèque Britannique. Aan het begin van 1806, Napoleon viel het Koninkrijk van Napels en Thomson werd gedwongen te vluchten naar Sicilië en in november van dat jaar, stierf hij in Palermo op de leeftijd van 46. In 1808, werd Thomson's werk opnieuw postuum gepubliceerd in het Italiaans in Atti dell'Accademia Delle Scienze di Siena. De Napoleontische oorlogen belemmerd Thomson's contacten met de wetenschappelijke gemeenschap en zijn omzwervingen door heel Europa, in aanvulling op zijn vroege dood, verduisterd zijn bijdragen voor vele jaren.

Naam

De meest voorkomende namen voor deze cijfers Widmanstätten patroon en Widmanstätten structuur, maar er zijn enkele spelling varianten:

  • Widmanstetter
  • Widmannstätten
  • Widmanstatten

Bovendien, als gevolg van de te ontdekken prioriteit van G. Thomson, een aantal auteurs voorgesteld om deze cijfers Thomson structuur of Thomson-Widmanstätten structuur noemen.

Lamellen vorming mechanisme

Ijzer en nikkel vorm homogene legeringen bij temperaturen onder het smeltpunt, deze legeringen zijn taenite. Bij temperaturen onder 900 tot 600 ° C, twee legeringen met verschillende nikkelgehalte stabiel: nikkelijzer met een lager Ni-gehalte en taenite hoge Ni. Octahedrite meteorieten een nikkelgehalte intermediair tussen de norm voor nikkelijzer en taenite, leidt onder langzame afkoeling omstandigheden om het neerslaan van nikkelijzer en groei van nikkelijzer platen langs bepaalde kristallografische vlakken in de taenite kristalrooster.

De vorming van de Ni-arme nikkelijzer verloopt door diffusie van Ni in de vaste legering bij temperaturen tussen 700 en 450 ° C, en kan slechts plaatsvinden gedurende zeer langzaam afkoelen, ongeveer 100 tot 10.000 ° C / Myr, met totale koel- tijden van 10 myr of minder. Dit verklaart waarom deze structuur niet kan worden gereproduceerd in het laboratorium.

De kristallijne patronen zichtbaar wanneer de meteorieten gesneden, gepolijst en geëtst, omdat taenite beter bestand is tegen het zuur. In de getoonde afbeelding, de brede witte balken zijn nikkelijzer, de dunne lijn-achtige linten zijn taenite. De donkere gevlekte gebieden worden plessite genoemd.

De afmeting van nikkelijzer lamellen varieert grofste tot de fijnste nikkelgehalte toeneemt. Deze classificatie is structurele indeling genoemd.

Gebruik

Aangezien nikkel-ijzer kristallen groeien tot lengtes van enkele centimeters wanneer het vaste metaal afkoelt op een uitzonderlijk lage snelheid, de aanwezigheid van deze patronen is het bewijs van het buitenaardse oorsprong van het materiaal en kan worden gebruikt om eenvoudig als een stuk vast ijzer afkomstig van een meteoriet.

Voorbereiding

De methoden die worden gebruikt om de Widmanstätten patroon op ijzermeteorieten onthullen variëren, normaal gesproken de slice is geslepen en gepolijst, daarna gereinigd om alle resterende Poolse en vuil te verwijderen, wordt de slice vervolgens geplaatst in salpeterzuur. Aangezien het nikkelgehalte van elke meteoriet varieert tijde van etsen varieert echter 30 seconden tot een minuut zijn typisch. Zodra de meteoriet is geëtst, wordt het meestal geneutraliseerd in een alkali resterende zuur te verwijderen en vervolgens gewassen en gedroogd, aanbrengen van een lichtpistool oliehulp bestand tegen corrosie.

Vorm en oriëntatie

Het snijden van de meteoriet langs verschillende vlakken invloed op de vorm en richting van Widmanstätten cijfers omdat nikkelijzer lamellen in octahedrites nauwkeurig worden geregeld. Octahedrites ontlenen hun naam aan de kristalstructuur parallel een octaëder. Tegenoverliggende vlakken evenwijdig zo, hoewel een octaëder heeft 8 gezichten, zijn er slechts 4 sets van nikkelijzer platen. Ijzer en nikkel-ijzer vorm kristallen met een externe achtvlakkige structuur slechts zeer zelden, maar deze richtsnoeren zijn nog steeds duidelijk waarneembaar kristallografisch zonder externe gewoonte. Cutting een octahedrite meteoriet langs verschillende vlakken zal resulteren in één van deze gevallen:

  • loodrecht gesneden om één van de drie assen: twee banden naar elkaar loodrecht
  • parallel gesneden om één van de octaëder aangezichten drie sets van banden draait op 60 ° van elkaar hoeken
  • andere hoek: vier sets van banden met verschillende hoeken kruising


Structuren in niet-meteorieten materialen

De term "Widmanstätten structuur" wordt ook gebruikt voor niet-meteorietmateriaal een constructie met een geometrisch patroon als gevolg van de vorming van een nieuwe fase langs bepaalde kristallografische vlakken van de bovenliggende fase. Bijvoorbeeld de basketweave structuur Zircaloy. De Widmanstatten structuren door de groei van nieuwe fasen binnen de korrelgrenzen van de bovenliggende metalen algemeen verhogen van de hardheid en brosheid van het metaal. De structuren vanwege het neerslaan van een kristal fase in twee afzonderlijke fasen. Op deze manier wordt de Widmanstatten transformatie verschilt van andere transformaties, zoals een martensiet of ferriet transformatie. De structuren vormen bij zeer precieze hoeken, die kunnen variëren afhankelijk van de opstelling van de kristalroosters. Deze zijn meestal zeer kleine structuren die moeten worden gezien door een microscoop, omdat een lange afkoelsnelheid is het algemeen nodig om structuren zichtbaar voor het menselijke oog. Echter, ze hebben meestal een grote en vaak een ongewenst effect op de eigenschappen van de legering.

Widmanstatten structuren hebben de neiging om te vormen binnen een bepaald temperatuurbereik, groeit groter in de tijd. In koolstofstaal, bijvoorbeeld Widmanstatten structuren tijdens temperen wanneer het staal wordt gehouden binnen een bereik rond 500 ° C gedurende langere perioden. Deze structuren vormen als naald of plaat-achtige gezwellen van cementiet in het kristal grenzen van het martensiet. Dit verhoogt de brosheid van het staal op een manier die alleen kan worden verlicht door herkristallisatie. Widmanstätten structuren gemaakt van ferriet soms voorkomen in koolstofstaal, als het koolstofgehalte lager is dan maar dichtbij het eutectoïde samenstelling. Dit gebeurt zo lang naalden ferriet binnen de perliet.

Widmanstatten structuren in vele andere metalen ook. Zij zullen in messing te vormen, vooral als de legering een hoog zinkgehalte, worden naalden zink in de kopermatrix. De naalden meestal vormen wanneer de koperen koelt de herkristallisatie temperatuur en zeer grof worden als de koper wordt versmolten tot 1112 ° C gedurende langere perioden. Telluric ijzer, dat een ijzer-nikkellegering vergelijkbaar met meteorieten toont ook zeer grof Widmanstatten structuren. Telluric ijzer metallisch ijzer, in plaats van een erts, en deze afkomstig van de aarde in plaats van vanuit de ruimte. Telluric ijzer is uiterst zeldzaam metaal, alleen in een enkele plaats in de wereld. Zoals meteorieten, de grove Widmanstatten structuren waarschijnlijk ontwikkelen door zeer langzaam afkoelen, behalve dat de koeling zich in de mantel en de aardkorst plaats in het vacuüm van de ruimte.

Echter, het uiterlijk, de samenstelling en het vormingsproces van deze terrestrische Widmanstatten structuren verschillen van de kenmerkende structuur van ijzermeteorieten.

Damascus ook stalen beren patronen, maar ze zijn gemakkelijk te onderscheiden van alle Widmanstätten patroon.

Bovendien zijn sommige soorten sprankelend scotomen beschreven als gelijkenis met een Widmanstätten patroon.

(0)
(0)
Commentaren - 0
Geen commentaar

Voeg een reactie

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Tekens over: 3000
captcha