Дислокационная структура и прочность металлов

Кристаллическое строение и свойства металлов.

 

Характерные свойства металлов: прочность, пластичность, электро- и теплопроводность и д. р. обусловлены их строением на межатомном и внутриатомном уровне.

Металлы- кристаллы, т. е. упорядоченные структуры, в которых атомы не перемещаются относительно друг друга.

При тепловых процессах могут происходить перемещения, называемые диффузией.

Существуют разные типы кристаллических решеток, которые удерживаются металлическими связями. Металлической называется связь посредствам электронного газа, характерна для металлов.

Прочность металла зависит от прочности упаковки его кристаллической решетки и особенно строения атомов. Плотность упаковки определяется числом атомов, приходящихся на одну ячейку решетки.

Анизотропия

На различных направлениях кристалла находится разное число атомов, что приводит к анизотропии - различности свойств по различным направлениям в кристалле.

Обычно анизотропия наблюдается в пределах одного зерна (монокристалла), а металлы- поликристаллы. Поэтому реальные металлы без специальной обработки изотропны (“псевдоизотропия”).

Аллотропия

Способность изменять кристаллическое строение при определённой температуре, перестраивая тип элементарной ячейки.

Другое название-полиморфизм.

Fe –t₁=911°С – ОЦК ® ТЦК t₂=1392°С ® ОЦК до t₃=1539°С- (t плавления).

 

ОЦК – объемно – центрированная решетка

ГЦК - кубическая гранецентрированная решетка

 

 

Причиной перестройки является стремление любого вещества обладать min запасом свободной энергии, которая зависит от абсолютной Т.

Разные аллотропические формы металлов обозначаются буквами греческого алфавита a, b, γ и т. д. с ­ температуры перестройки.

Наличие у металлов полиморфных свойств имеет важное значение, т. к. при этом происходит изменение у металлов r, способность растворять другие элементы.

Именно благодаря полиморфизму сплавы на основе Fe, Ti и других металлов можно подвергать термической обработке для изменения их свойств.

Дислокационная структура и прочность металлов

Обнаруживается, что фактическая прочность металлов на 2 – 3 порядка ниже их теоретической прочности, т. к. эта прочность рассчитана для бездефектного металла. Но в реальном металле существуют концентраторы напряжений, металлургические дефекты и дефекты кристаллической решетки, важнейшими из которых являются дислокации.

Дефекты приводят к тому, что при нагружении межатомные силы действуют только на участке упругой деформации, а затем происходит пластическая, чей механизм отличен от упругой. Разрушение наступает раньше и продолжается более короткое время.

Прочность техническая в 1000 р. меньше теоретической.

 

Понятие о дефектах кристаллической решетки

1. Точечные дефекты