Определение структуры материала. Двухкомпонентные структуры и типы микроструктур

Структура – это строение материала, характеризующееся качественным и количественным соотношением составляющих, взаимным расположением и связями между ними.

Структура материалов чрезвычайно сложна, поэтому для ее изучения используют разнообразные способы. По способам изучения различают макроструктуру – строение, видимое невооруженным глазом; микроструктуру – строение материала, видимое в микроскоп, ультраструктуру – внутреннее строение вещества, составляющего материал, изучаемого методами электронной микроскопии и рентгено-структурного анализа.

На уровне ультрамикроструктуры материала изучено главным образом строение вещества, состоящего из одного или нескольких элементов, между которыми устанавливаются устойчивые связи.

Среди этих связей выделяют ионную, ковалентную, металлическую. Существуют и другие формы связи: водородная, характерная для воды, льда, донорно-акцепторная (некоторые полимеры) и др.

Свойства веществ зависят от химического строения молекул (кристаллов или других обособленных групп атомов), в которых атомы располагаются таким образом, чтобы потенциальная энергия системы была минимальной.

Идеальный кристалл имеет пространственную решетку, расположение атомов, ионов, молекул в узлах которой периодично и характерно для данного вещества. Это расположение определяется энергетической выгодностью узлов и расстояний между частицами, образующими пространственную решетку.

Строение реальных кристаллических и аморфных веществ материалов существенно отличается от идеального, что зависит от степени отклонения от совершенной кристалличности или аморфности. Такие отклонения обуславливают дефекты и дислокации в строении веществ. Наиболее характерными дефектами являются микропоры и дислокации. Дислокации –это линейные дефекты кристаллов, вызывающие местные искривления кристаллической решетки.

Например, металлическая болванка на поверхности остывает интенсивнее, чем внутри. Вследствие этого образование кристаллов происходит неодинаково:

- на поверхности – мелкокристаллическая,

- внутри – более крупнокристаллическая, что и приводит к дислокациям.

На практике фактическая прочность строительных материалов составляет 1-2 % от теоретически рассчитанной.

В принципе идеально кристаллических решоток не бывает, но стремиться к этому надо. Еще в 40 - х годах 19 века главный корреспондент А.Н. Одинг разработал основные пути получения материалов (металлов) с примерно идеальной кристаллической решеткой.

Макроструктуру материалов различают конгломератную (бетоны), волокнистую (древесина), мелкозернистую, ячеистую, слоистую (текстолиты), рыхлозернистую (песок, щебень).

Влияние многокомпонентных структур на свойства материалов затруднено, поэтому условно можно выделить двухкомпонентные структуры. Среди двухкомпонентных структур материалов различают структуры с базальной, поровой и контактной цементации.

По характеру связей между компонентами выделяют три типа микроструктур: коагуляционную, конденсационную и кристаллизационную.