2015-03-08
1647
Материаловедение и технология конструкционных материалов
Атомно-кристаллическое строение металлов
Наука, изучающая связь между составом, строением и свойствами материалов, а также методы обработки металлических и неметаллических материалов, называется материаловедением.
Строение чистых металлов.
Металлы – простые вещества, обладающие высокими электро- и теплопроводностью, ковкостью, металлическим блеском.
Учение о свойствах и структуре металлов и их сплавов составляет основу металловедения – науки о металлах.
Под структурой понимается порядок расположения атомов в металле, а также их группировка в более крупные образования – зерна или кристаллиты.
Любой металл можно представить в виде большого количества атомов, в которых положительно заряженные ионы окружены коллективизированными электронами.
Электроны легко перемещаются с орбиты одного атома на орбиту другого и своей подвижностью напоминают перемещение частиц в газах, из-за чего получим название электронного газа. Этой подвижностью и объясняется высокая электро- и теплопроводность и другие металлические свойства.
Характеристика аморфных и кристаллических тел
В зависимости от скорости охлаждения твердые тела делятся на аморфные и кристаллические.
В аморфных телах атомы располагаются в определенной последовательности, не образуя кристаллов.
При этом свойства у них во всех направлениях одинаковы. О таких телах говорят, что они изотропны.
Их получают при скоростях охлаждения металлов 106 – 107 ˚С/сек в виде тонких лент и мелких частиц. Они обладают высокой твердостью, хорошей коррозионной стойкостью и другими полезными свойствами.
При нагревании аморфное тело может перейти в кристаллическое. В кристаллических телах атомы имеют определенное геометрическое расположение. По разным направлениям свойства их различны. Эта особенность кристаллов, т. е. зависимость свойств от направления называется анизотропией, а тела анизотропными.
Анизотропию можно устранить, если кристаллам с помощью соответствующей обработки придать единую ориентацию.
Единая ориентация кристаллов называется текстурой, а металл, в котором создана текстура, называется текстурированным.
Наименьший объем кристалла, дающий представление об атомной структуре металла во всем объеме, называется элементарной кристаллической ячейкой.
Кристаллические решетки разных металлов различают по форме и размерам кристаллических ячеек.
Простейшим типом кристаллической ячейки является кубическая решетка.
В такой простой решетке содержится всего 8 атомов, которые расположены в узлах куба.
 |
ПК
Объемно-центрированная кубическая решетка
8 атомов в вершинах куба и один атом в центре куба
Cr, W, Mb, Va
Гранецентрированная кубическая решетка
8 атомов в вершинах куба и 6 в центре каждой грани
Ag, Au, Pb, Pt, Ca
Гексогональная плотноупакованная
6-ти гранная призма, содержащая 17 атомов, которые расположены в вершинах этой призмы в центре оснований и 3 атома в средней плоскости призмы. Такую решетку имеют Mg, Zn, Re, Be, Hf
Тетрогональная решетка
Sn
Размеры кристаллической ячейки характеризуются расстоянием между центрами соседних атомов, расположенных в вершинах ячейки, и называются параметрами или периодом постоянной кристаллической решетки.
Все кубические решетки характеризуются длиной ребра куба и обозначается а.
ГПУ и Т решетки характеризуются 2-мя параметрами: постоянной многоугольника и высотой призмы С или отношением а к с.
Параметр решетки находится от 2 до 6 А (амстрем) 10-8 см
Является важной характеристикой, так как его изменение приводит к существенному изменению свойств материала.
