Головна

Кристалічна будова металів.

  1.  I. Органічна будова народів, що живуть поблизу Північного полюса
  2.  I. Органічна будова привертає людини до здатності розуму
  3.  I. Порівняння органічної будови рослин і тварин у зв'язку з будовою людини
  4.  I. Будова і властивості металів.
  5.  II. Органічна будова народів, що живуть неподалік гірських хребтів Азії
  6.  III. Аналітичне побудова динамічної лінійної моделі.
  7.  III. Про рганіческое будова привертає людини до тонким почуттям, мистецтва і мови

Загальна властивість металів і сплавів - їх кристалічну будову, що характеризується певним закономірним розташуванням атомів в просторі. Для опису атомно-кристалічної структури використовують поняття кристалічної решітки, що є уявної просторової сіткою з іонами (атомами) в вузлах.

Атомно-кристалічна структура може бути представлена ??не поруч періодично повторюваних обсягів, а однією елементарною клітинкою. Так називається осередок, що повторюється у всіх трьох вимірах. Трансляцією цього найменшого обсягу можна повністю відтворити структуру кристала (рис. 1.1).

У кристалі елементарні частинки (атоми, іони) зближені до зіткнення. Для спрощення просторове зображення прийнято замінювати схемами, де центри тяжкості частинок представлені точками. У точках перетину прямих ліній розташовуються атоми; вони називаються вузлами решітки. Відстані a, b і c між центрами атомів, що знаходяться в сусідніх вузлах решітки, називають параметрами, або періодами решітки. Величина їх в металах порядку 0,1-0,7 нм, розміри елементарних комірок - 0,2-0,3 нм.

Мал. 1.1. Кристалічна решітка

Для однозначного опису елементарної комірки кристалічної решітки необхідне знання величин параметрів a, b, c і кутів між ними.

У кубічної гранецентрированной решітці (ГЦК; А1) атоми розташовані у вершинах куба і в центрі кожної грані (рис. 1.2, б).

У кубічної об'емноцентрірованной решітці (ОЦК; А2) атоми розташовані у вершинах куба, а один атом - в центрі його обсягу (рис. 1.2, а).

У гексагональної плотноупакованной решітці (ДП; А3) атоми розташовані у вершинах і центрі шестигранних підстав призми, а три атома - в середній площині призми (рис. 1.2, в).

Для характеристики кристалічних решіток вводять поняття координаційного числа і коефіцієнта компактності. Координаційною числом Iкназивається число атомів, що знаходяться на найбільш близькому і рівній відстані від даного атома. Для ОЦК решітки координаційне число дорівнює 8, для решіток ГЦК і ДП воно становить 12. З цього випливає, що решітка ОЦК менш компактна, ніж грати ГЦК і ДП. В решітці ОЦК кожен атом має всього 8 найближчих сусідів, а в гратах ГЦК і ДП їх 12.

Типи кристалічних решіток і їх характеристики

Закономірності розташування елементарних частинок в кристалі задаються кристалічною решіткою. Для опису елементарної комірки кристалічної решітки використовують шість величин: три відрізки - рівні відстані до найближчих елементарних частинок по осях координат a, b, c і три кути між цими відрізками  . Співвідношення між цими величинами визначають форму осередку. За формою осередків все кристали поділяються на сім систем, типи кристалічних решіток яких представлені на рис.1.

Рис.1.

1 - кубічна; 2 - тетрагональна; 3 - ромбічна; 4 - ромбоедрична; 5 - гексагональна; 6 - моноклінна; 7 - тріклінная


 Відрізки a, b, c - періоди решітки, визначають розмір елементарної комірки. У більшості випадків решітки складніше, так як елементарні частинки знаходяться не тільки в вузлах кристалічної решітки, а й на її гранях або в центрі решітки. Найбільш поширені складні кристалічні решітки металів представлені на рис.2.


 а) об'ємно-центрована кубічна (ОЦК); б) межі-центрована кубічна (ГЦК); в) гексагональная щільноупакована (ГПУ).
 Для завдання напряму в кристалічній решітці і розташування площин кристала використовуються кристалографічні індекси (індекси Міллера). Положення атомних площин в кристалі визначається відрізками, відсікає цими площинами при їх перетині з осями координат x, y, z. Ці відрізки вимірюються цілими числами m, n, p, рівними довжині ребер осередку a, b, c, які є одиничними відстанями уздовж осей координат. За індекси площин прийнято брати зворотні відрізки: h = 1 / m, k = 1 / n, l = 1 / p. Ці числа полягають в круглі дужки. На рис.3 представлений ряд площин в простій кубічної решітці.

індекси напрямки  визначають координати вузла кристалічної решітки в одиницях відрізків a, b, c, проходять через початок координат і вузли кристалічної решітки, їх позначають цілими числами і укладають в квадратні дужки. Кристалографічні напрямки і їх індекси в простій кубічної решітці представлені на рис.4.


 Кристалічні тіла мають властивість анізотропії. Анізотропія - це залежність властивостей кристалічних тіл від напрямку, що виникає в результаті різних відстаней між атомами (іонами, молекулами) в різних кристалографічних напрямках. Анізотропія властива всім властивостям кристалів: температурному коефіцієнту лінійного розширення, питомій електричному опору, магнітними властивостями, модулю пружності. Але це все характерно для монокристалів, які отримують в основному штучним шляхом. У природі кристалічні тіла - полікристалів, тобто складаються з безлічі різноорієнтованих кристалів. В цьому випадку анізотропії немає, їх вважають мнімоізотропнимі. В процесі обробки тиском спостерігається паралельна орієнтація різних кристалів, такі структури називають текстуровані і вони анізотропні.

 Мета роботи. |  Поліморфні (аллотропические) перетворення


 явище анізотропії |  Будова реальних кристалів металів і вплив дефектів кристалічної будови на міцність металів |  процес кристалізації |  Криві охолодження аморфних і кристалічних тіл |  Залежність розмірів кристалів від ступеня переохолодження та інших факторів |  Компоненти і їх фази в сплавах |  Бінарна фазову діаграму з евтектичним перетворенням |  Закони Н. С. Курнакова і їх практичні використання |  Поліморфні (аллотропические) перетворення заліза. |  Властивості і будова структурних складових залізовуглецевих сплавів |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати