kristályszerkezet

I. FEJEZET szerkezete és tulajdonságai METALS

§ 1. kristályszerkezet

Típusai kristályrétegeiben. Szilárdanyag vannak osztva kristályos és amorf. Kristályos test melegítés közben továbbra is szilárd akár egy bizonyos hőmérséklet (olvadási hőmérséklet), amelyen át a folyékony állapotban. Amorf test lágyított melegítve egy nagy hőmérséklet-tartományban; Először viszkózus lesz, és csak utána felenged.
Minden fémek és ötvözeteik - kristályos szilárd anyagok. Fémek nevezett kémiai elemek, amelyek a jellemző tulajdonságait az opacitás, fényes, jó elektromos és hővezető, alakíthatóság, és sok fémek a képességét, hogy a hegesztendő. Ez nem vesztette tudományos értékének meghatározása a fémek, ez a több mint 200 évvel ezelőtt a nagy magyar tudós M. V. Lomonosovym: „Metals a fény a test, amely képes kovácsolni.” A fémek, azzal jellemezve, hogy belép egy kémiai reakcióba az elemeket, amelyek a nem-fémek, adnak az utóbbi a külső, vegyérték elektronok. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a fém atomok lazán kötött külső elektronok alapvető. A fémek a külső héj csak 1-2 elektron, mivel sok nemfémek, mint elektronokat (5-8).
Tiszta kémiai elemek fémek (például vas, réz, alumínium, stb) komplexet tud képezni anyag, amelynek összetétele tartalmazhat több fémelemek, gyakran szennyező elemek, jelentős mennyiségű nem-fémek. Az ilyen anyagokat nevezzük fémötvözetek. Egyszerű anyagokat alkotó ötvözet nevű ötvözet összetevői.
Ismertetjük a kristályszerkezete fémek fogalmát használja rács. A kristályrács - egy képzeletbeli térbeli rács, a csomópontot, amelyeket található atomok (ionok) alkotó fém. Anyag részecskék (ionok, atomok), amelynek van kialakítva kristály, elrendezve egy meghatározott geometriai minta, amely periodikusan megismétlődik a térben. Ellentétben kristályok amorf szervek (üveg, műanyag) atomok térbeli elhelyezkedésében véletlenszerűen, véletlenszerűen.
A formáció a kristályrács a fém az alábbiak szerint. Amikor a fém megy folyadék szilárd állapotban, a távolság atomok közötti csökken, és az erő a kölcsönhatás közöttük növeli. Karakter interakciók atomok által meghatározott szerkezetét a külső elektronikus kagyló. Amikor közeledik atomok elektronok található a külső membránokat, ezek elvesztik a kapcsolatot az atomok miatt szétválasztása a vegyérték-elektron egy atom pozitív töltésű mag egy másik, és így tovább. E. A formáció szabad elektronok, mert nem tartoznak egyetlen atom. Így, szilárd állapotban fém egy olyan szerkezet, amely pozitív töltésű ionok, mosott szabad elektronokat.
Kommunikáció a fém végzi elektrosztatikus erők. Között az ionok és szabad elektronok keletkeznek elektrosztatikus vonzóerők amely húzza ionokat. Egy ilyen kapcsolat között a fém részecskék, úgynevezett fém.
Kötőerők fémekben határozza meg az erők a taszító és vonzó erők közötti ionok és elektronok. Ionok vannak elhelyezve egymástól távolságban, ami a potenciális energiája kölcsönhatás minimális. A fémionok vannak elrendezve egy bizonyos sorrendben alkotnak egy rács. Ez az elrendezés biztosítja kölcsönhatás ionok azok vegyérték elektronok, amelyek kötődnek az ionok a kristályrácsban.
Típusai kristályos rácsok különböző fémek. A leggyakoribb rács: egy tércentrált köbös (BCC), lapcentrált köbös (FCC) és a hexagonális, szoros csomagolt (hcp). A legkisebb mennyisége a kristály, amely egy ötlet a atomi szerkezetének a fém bármilyen, a hangerőt, az úgynevezett elemi kristályos cella (ábra. 1). Ez jellemzi a kristályrács paramétereit, mint például hossza kocka szélei a BCC és FCC ami a különböző fémek -8 2,8610 cm.

1. ábra. Az egység sejtjei kristályrétegeiben:
I - térfogat-középpontos köbös (vasaló), II - egy lapcentrált köbös (réz); III - HEP; és és - a paraméterek rácsok

Kristályhibák. A kristályok, mindig vannak hibák (tökéletlenségek) szerkezet, által okozott zavart a helyes elhelyezése a kristályrács atomok. Hibák a kristályszerkezetben vannak osztva geometriai jellemzői egy pont, vonal és felületi.
Atomok rezegnek, közel a rácspontok, és a hőmérséklet növekszik az amplitúdó ezeket a rezgéseket növekszik. A többség a atomok a kristályrács azonos (átlag) energia tartományban, és egy adott hőmérsékleten az azonos amplitúdójú. Ugyanakkor az egyes atomok energiák jóval magasabb átlagos energia és mozgatni egyik helyről a másikra. A leginkább könnyen mozgatható az atomok a felszíni réteg, így a felület. A hely, ahol nem volt ilyen atom nevezzük megüresedett (2A.). Ezen a helyen egy idő után mozgó egyik atom a szomszédos réteg és így tovább. E. A nyitott pozíció így mozog a belsejében a kristály. A növekvő hőmérséklet, a betöltetlen állások száma növekszik, és ezek nagyobb valószínűséggel mozog az egyik csomópontból a másikba. A diffúziós folyamatok fémek, a munkahelyek döntő szerepet játszanak. Ahhoz, hogy az a pont hibák is atom, egy közbeiktatott rács (2B.), És a szubsztituált atom, amikor az a hely, az egyik fém atom a rács helyébe egy másik, egy idegen atom. Rácsponthibákat okozhat helyi torzulását a kristályrács.
Lineáris hibák véleményét a többi lényeges hiányosságai a kristályrács eredményeként a nyírási egyik atomközi távolsági egy része a rács egymáshoz képest egy sík mentén sorok számát az atomok egy rácsos a felső része az egyik nagyobb, mint az alján. Ebben az esetben nem lenne extra, mint az atomi sík tetején a rács (a plusz). A szélén az extra merőleges a csúszás irányában, az úgynevezett egy él vagy lineáris diszlokáció (ábra. 2c), amelyek hossza elérheti sok ezer atomközi távolságok. Széles telepítési távolság a központtól a rács hiba helye torzítás nélkül. zavar szélessége kicsi, és összege néhány atomi távolságok.
Kristályrács diszlokációk az övezetben rugalmasan deformált, mivel az atomok ebben a zónában képest el vannak tolva az egyensúlyi állapotban. Mert ficamok jellemzőjük az egyszerű mobilitást. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az alkotó atomok a diszlokáció hajlamos mozogni egy egyensúlyi állapotot. A diszlokációk alakulnak a kristályosítás során a fémek (lásd. Fejezet. 1, § 2), valamint a műanyag deformációja, hőkezelés és egyéb folyamatok.
Felületi hibákat interfészek közötti egyes kristályok (ábra. 2d). Közötti határfelületen az atomok a kristály kevésbé jól, mint az ömlesztett. Ezen túlmenően, az interfészeket felhalmozódnak ficamok és megüresedett, valamint a koncentrált szennyeződések, ami tovább megsérti a sorrendben a az atomok elrendezése. Sőt, ezek a kristályok misoriented, t. E. képest elforgatható egymáshoz tíz fok. szilárdsága a fém növelheti miatt torzulását a kristályrács közelében határait vagy csökkenése miatt a szennyeződések jelenléte és a hiba-koncentráció. A hibák a kristályok jelentősen befolyásolja a fémrész tulajdonságait.

Ábra. 2. Hibák a kristályok:
és - nyitott helyzetben, b - A beültetett atom - egyenes él diszlokáció g - misplacement atomok NNA szemcsehatár 1 és 2

Anisotropy kristályok. Különbözősége a fizikai tulajdonságait a közeg különböző irányokba nevezzük anizotrópia. Anizotrópia a kristály által okozott különbség csomagolási sűrűsége atomok a rács különböző irányokba. Minden kristályok anizotrop, és amorf anyagok (üveg, gyanta) izotróp, azaz. E. Van azonos atomhoz sűrűsége különböző irányokba.
A tulajdonságok anizotrópiája fontos használatakor egykristályok - egykristály részecskék találhatók egyenletesen térfogatuk. Egységes kristályok van egy szabályos kristály aspektus (formájában természetes poliéderek) anizotrop mechanikai, elektromos és egyéb fizikai tulajdonságai. Így réz egykristály szakítószilárdság # 963; a változik 120-360 MPa, attól függően, hogy a terhelés irányát.
Fémek és ötvözetek a szakterületen használt, általában egy polikristályos szerkezetű. t. e. állnak számos kis és különbözőképpen orientált kristályok nem rendelkező szabályos kristály vágott és nevezett krisztallitok (vagy szemek). Minden gabona sokkristály megfigyelt anizotrópia. Azonban, mivel a különböző, véletlenszerű kristálytani orientációja síkok különböző polikristályos szemcsék lehetnek ugyanolyan tulajdonságokkal különböző irányokba, és nem ismeri fel anizotrópia (amikor a szemcseméret sokkal kisebb, mint a méret a polikristályos és számuk igen nagy). Ez a körülmény sok esetben lehet tekinteni, mint a polikristályos test izotróp ellenére anizotrópia tulajdonságait az egyes alkotó szemcsék.

Keress tudásukat. Válaszolj a kérdésekre, és kap fizetett érte!