Kristályszerkezete - kézikönyvek, oldal 1
Típusai kristályrétegeiben. Szilárdanyag vannak osztva kristályos és amorf. -Crystal test melegítéssel maradnak szilárd akár egy bizonyos hőmérséklet (olvadási hőmérséklet), amelyen át a folyékony állapotban. Amorf test melegítés során időben egy nagy lágyulási hőmérséklet-tartományának; 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. A fémek, azzal jellemezve, hogy a kémiai reakcióba lépő az elemekkel van Xia nemfémek, feladják az utolsó 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 fém elemek (például vas, réz, alumínium, stb) komplexet tud képezni anyag, amelynek összetétele tartalmazhat több fémelemek, gyakran szennyező elemek, jelentős mennyiségű nem-fémek. Ezek az anyagok az oldott nevezzük-fémötvözetek. Egyszerű anyag szigetek alakulnak ötvözetösszetevők nevű ötvözet.
Ismertetjük a kristályszerkezete a tallium-IU kifejezés használata kristályos D-rács. A kristályrács - jelentése voobra zhaemaya-dimenziós rácsot, a csomópontot, amelyeket található atomok (ionok), alkotó Me-tallium. Anyag részecskék (ionok, atomok) Koto ryh beépített kristály elhelyezve lennom meghatározott geometriai minta, amely ismétlődik perio-san a térben. Ellentétben kristályok amorf szilárd anyagok (üveg kialakítását-tömegű) atomok térbeli elhelyezkedésében-ördög elég kaotikusan.
A formáció a kristályrács a NE tallium a következőképpen. Amikor NE-Átadás fém folyadék szilárd állapotban a távolságot atomok közötti csökken, és az erő a kölcsönhatás közöttük növeli. Jellemző ter atomi interakció meghatározott EGYESÍTÉS Niemi a külső elektronikus kagyló. Amikor közeledik atomok elektronok található a külső membránokat, elvesztik a kapcsolatot atomjaik Mami-elválasztás miatt a vegyérték-elektron egy atom pozitív töltésű mag egy másik, és így tovább. E. A formáció a szabadságok-elektronok, mivel 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 határozzuk erők taszítás és a vonzóerők az IO-Us és elektronok. Ionok vannak elhelyezve egymástól távolságban, amelynél potenciálok a potenciális energia-minimális kölcsönhatást. A fémionok vannak elrendezve egy bizonyos sorrendben alkotnak egy rács. Ta néhány helyen ionok által biztosított reagáltatjuk őket, vegyérték elektronok Koto-rozs ionokat megkötni a kristályrácsban.
Típusai kristályos rácsok különböző fémek. A leggyakoribb rács:
tércentrált köbös (BCC) - α-Fe, Cr, W, egy lapcentrált köbös (FCC) - y-Fe, A1, Cu, és a
hatszöges, szoros csomagolt (hcp) - Mg, Zn és mások.
A legkisebb mennyisége a kristály, amely egy ötlet a atomi szerkezetének a fém bármilyen, a hangerőt, az úgynevezett elemi kristályos cella (ábra.).
Ábra. I. Az elemi cellája kristályrétegeiben:
I - tércentrált köbös (α-vas), II - egy lapcentrált köbös (réz), 111 - hep; és c - rácsparaméterük
A kristályrács jellemzi a paramétereket, például egy kocka oldala hosszának a BCC és az FCC, amely 2,8 a különböző fémek. 6 * 10 -8 cm.
Kristályhibák. A kristályok, mindig vannak hibák (tökéletlenségek) szerkezet, által okozott zavart a helyes elhelyezése a kristályrács atomok. De-fects kristályszerkezet osztva geometriai jellemzői egy pont, vonal és felületi.
Atomok ingadozik 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-üvöltés. Azonban, az egyes atomok razziák, energiát adnak, szignifikánsan magasabb átlagos Ener-ology, és mozgassa egyik helyről a másikra. A legtöbb atomok könnyen mozgatható át a nostnogo-réteget, így a felület. A hely, ahol nem volt ilyen atom nevezzük megüresedett (2A.).
Ábra. 2. Hibák a kristályok:
és - nyitott helyzetben, b - intersticiális atom, egy egyenes él ficam, R - helytelen elrendezése az atomok a szemcsehatárok 1 és 2
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 társ-lichestvo megüresedett növekszik, és gyakran ne-erőszakosan átköltözött az egyik csomópontból a másikba. A Diffie - precíziós folyamatok a fémek, mind üresedés meghatározó szerepet játszanak. A Single-AF NYM hibák is atom végrehaj-Renny az intersticiális rács (2B.), És a szubsztituált atom, ha a hely-MA atomok egyik fém a rács helyébe egy másik, egy idegen atom. Egyszeri AF-WIDE hibák okoznak, torzítás a Cree-kristályrács.
Lineáris hibák véleményét a többi alapvető tökéletlenségek XYZ 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, a tetején a rács, mint kiderült póráz NJ atomi sík (az extra). A szélén az extra merőleges irányba-niju eltolódás nevezzük egy él vagy lineáris diszlokáció (ábra. 2c), ahol a hossza mo-Jette eléri sok ezer Ras atomközi távolságok. Talál széles diszlokáció-set távolságra a központtól, hogy a hiba térrácshéj torzulások nélkül IC. zavar szélessége kicsi, és összege néhány atomi távolságok.
Kristályrács ficamokat zóna rugalmasan deformálódik, mivel az atomok ebben a zónában képest el vannak tolva az egyensúlyi állapot-CIÓ. Mert zavar jellemzi a könnyű mobilitás. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az atomok a generátorok a bevetés, hajlik arra, hogy egy egyensúlyi állapotot. A diszlokációk alkotnak Xia kristályosítása során fémek (lásd. Ch.1, § 2), valamint a képlékeny alakváltozás-TION, hőkezelés és egyéb folyamatok.
Felületi hibákat interfészek között egyes kristályok a Cree, (ábra. 2d). Közötti határfelületen az atomok a kristály kevésbé jól, mint az ömlesztett. Továbbá, az interfészeket felhalmozódnak diszlokációk és a megüresedett, és szennyeződések koncentrálódik, ami tovább napyshaet sorrendje elrendezése az atomok. Sőt, ezek a kristályok misoriented, t. E. képest elforgatható egymáshoz de syatki fok. szilárdsága a fém növelheti miatt torzulásához kristályrács a határaihoz közel vagy csökkentse Xia jelenléte miatt a szennyeződések és a koncentráció de hibák. A hibák a kristályok jelentősen befolyásolhatják yayut on-fém tulajdonságai.
Anisotropy kristályok. Hasonulási phi a fizikai tulajdonságai a közeg különböző irányokba nevezzük anizotrópia. Anizotrópia miatt Cree-Stull megkülönböztetni sűrűségű uPA-kovácsolás atomok a rács különböző irányokba-Niyah. Minden kristályok anizotrop, és amorf anyagok (üveg, gyanta) izotróp, azaz. E. Van ODI-Nakova sűrűsége atomok különböző irányokban-leniyah.
A tulajdonságok anizotrópiája fontos használatakor egykristályok - egykristály részecskék találhatók egyenletesen térfogatuk. Egységes kristályok szabályos kristály csiszolt (formájában EU-természetes poliéderek) által anizotrop Me-mechanikai, elektromos és egyéb fizikai tulajdonságai.
Fémek és ötvözetek a szakterületen használt, általában egy polikristályos szerkezetű, azaz. E. felléphet több a Mel-FIR 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 orientáció-nek különböző síkokban polikristályos szemcsék lehetnek ugyanolyan tulajdonságokkal idején irány és az nem érzékeli a anizotróp-APY (amikor a szemcseméret lényegesen kisebb, mint a padló és a kristály, és számuk nagyon nagy). Ez a körülmény sok esetben lehet tekinteni, mint a polikristályos test izotrop, bár ani, az anizotrópia a tulajdonságok az egyes alkotó szemcsék.
Az átmenet a folyadék szilárd (Kri-kristályos) nevű kristályosítással. Kristályosítási eljárások függnek párologtató hőmérsékletét és áramlási időben, úgy, hogy a görbék ó lehűlni a beépített-párologtató koordináták RA - idő (3. ábra). Elméleti, t. E. Az ideális fém-záció nélkül újra kristályosodás hűtés során hőmérsékleten T 5 (3.). Amikor elérte az ideális megszilárdulási hőmérséklet T 5 hőmérséklet csökkenés pre-nyilvánvalóan csökkent. Ez azért van, mert peregrup-pirovka atomok képződése során a kristályrács van exoterm (vyde-kívánunk létrehozni a látens hő kristályosodási). Mindegyik tiszta fém (nem ötvözött) kristályosodik szigorúan állandó tempera egyéni túra. A végén a fém megszilárdulását-mérséklet esik újra.
Ábra. 3. görbék fém kristályosodási hűtés közben különböző sebességgel
Gyakorlatilag, a kristályosodás megy végbe alacsony hőmérsékleten, azaz. E. A fém-SRI túlhűtött hőmérsékletre Tn, Tn Tn 1. 2 (például méri a görbék 1, 2). Fokozat túlhűtés (AT = T s -Tn) természetétől függ és tisztasági NE tallium, hogy a hűtési sebesség. Minél tisztább a folyékony fém, a hajlamosabbak a túlhűtés. Növelésével a hűtési sebesség a túlhűtés mértékben növekszik, és a fém-novyatsya száz szemes finomabb, ezáltal javítva annak minőségét. A legtöbb fém, a mértéke túlhűtés során a kristályosítás alatt a gyártási állapotban házireceptek 10 és 30 ° C-on Nagy hűtési sebességek is elérheti a tíz fok.
A kristályosítási folyamat két száz DIY: nukleáció - kristályok (vagy a gócképződés) és a kristálynövekedés ezekből központok. Amikor túlhűtéssei az ötvözet alatt Tn számos területén a folyékony fém (4a., B) vannak kialakítva, amely képes a növekedés-Cree-kristályos baktériumokat.
Ábra. 4. Az egymást követő lépéseket fém kristályosodási folyamat
Először alakult a Xia kristályok növekednek szabadon, és többé-kevésbé szabályos geometriai forma (ábra. 4, d, d). Ezután a kapcsolatot Ras tuschih kristályok szabályos alakú Nara-gyűrődés, mivel ezekben a régiókban a pre-növekedési oldalait egyértelműen csökken. A kristály növekedés folytatódik csak azokon a területeken, ahol a szabad hozzáférést az olvadt fém. A kapott kristályokat, miután már Chiyah első geometriailag-szabályos alakú, után kapott megszilárdulás szabálytalan alakú, ezek az úgynevezett krisztallitok vagy szemcsék (ábra. 4 e).