Лекция 5 1 КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МЕТАЛЛОВ 2 ПОЛИМОРФИЗМ

Лекция 5 1. КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МЕТАЛЛОВ 2. ПОЛИМОРФИЗМ 3. АНИЗОТРОПИЯ

1. КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МЕТАЛЛОВ Кристаллическое состояние –правильное, закономерное расположение частиц (атомов, молекул) в пространстве кристаллическое состояние = твердое состояние Кристаллическая решетка - воображаемой пространственной сеткой с атомами (ионами) в узлах Рис. 1 Кристаллическая решетка 2 Lk-5_OMi. TM

Кристаллическую (пространственную) решетку образуют атомы, располагаясь строго периодически в трех измерениях. Плоские грани кристалла - плоскость пространственной решетки с определенным расположением атомов. Ребра многогранника - направления пространственной решетки с определенным расположением атомов. Элементарная ячейка кр. решетки -это минимальный по объему параллелепипед, перемещением которого вдоль его ребер можно воспроизвести всю кристаллическую решетку. 3 Кристаллическая решетка - это мысленно проведенные в пространстве прямые линии, соединяющие ближайшие Элементарная ячейка атомы и проходящие через их центры, относительно которых они совершают кристаллической решетки колебательные движения. Lk-5_OMi. TM

Узлы решетки – атомы (центры тяжести частиц), расположенные в точках пересечения прямых линий располагаются В кристалле элементарные частицы (атомы, ионы) сближены до соприкосновения. а, b и с между центрами атомов, находящихся в соседних узлах решетки - параметры, или периоды решетки и измеряется в ангстремах (1Å =10 -8 см ). Параметр типов решеток а находится : кубические - 2… 6 Å, (0, 286 -0, 607 нм), гексагональные - 2… 4 Å (0, 228 -0, 398 нм) и с -3, 56, 5 Å (0, 357 -0, 652 нм). В 1848 г. фр. ученый Бравэ показал, что изученные трансляционные структуры и элементы симметрии позволяют выделить 14 типов кристаллических решеток (решетки Бравэ). 4 Lk-5_OMi. TM

Решетки Браве подразделяются на семь систем - кристаллографическими сингониями. а=b=с, = = =90 кубическая гексагональная 5 Lk-5_OMi. TM тетрагональной моноклинная ромбическая Тригональная триклинная

Для металлов характерны кристаллические решетки трех видов: кубическая объемноцентрированная (ОЦК), в которой атомы расположены по вершинам элементарной ячейки и один в ее центре (W, Мо, V, Nb, Cr, К, Na и др. ); кубическая гранецентрированная (ГЦК), в которой атомы расположены по вершинам элементарной ячейки и в центрах ее граней (Сu, Ni, Fe-y, Ag, Al, Pt, Са и др. ); гексагональная плотноупакованная (ГПУ), представляющая собой шестигранную призму, в которой атомы расположены в три слоя (Mg, Ti, Cd, Os, Ru и др. ). 6 Lk-5_OMi. TM

2. ПОЛИМОРФИЗМ Полиморфизм или аллотропия - способность металла существовать в различных кристаллических формах носит название. от греч. poly - много, morphe - форма; дословно - многоформие Полиморфные модификации - разные кристаллические структуры одного вещества. Полиморфное (аллотропическое) превращение переход (температура превращения) одной модификации в другую, меняются форма и тип кр. решетки. Это явление называется перекристаллизацией. Принято обозначать полиморфную модификацию, устойчивую при более низкой температуре, индексом α, при более высокой индексом β, затем γ и т. д. «Оловянная чума» «Пуговицы при Петре » 7 Lk-5_OMi. TM

Металлы с полиморфным превращением Температура Металл Тип решетки превращения, °С Ca 450 Ce ГПУ →ГЦК 477 Zr ГПУ →ОЦК 882 Ti ГПУ →ОЦК 882 Fe 8 ГЦК → ГП ОЦК→ГЦК→ОЦК 768, 911, 1392 Lk-5_OMi. TM

3. АНИЗОТРОПИЯ материалы изотропные — одинаковость физических свойств во всех направлениях. Изотропная среда — такая область пространства, физические свойства (электрические, оптические. . . ) которой не зависят от направления. Всем кристаллам присуща анизотропия (анизотропи я (от др. -греч. — неравный и направление) — неодинаковость свойств среды по различным направлениям внутри этой среды; в противоположность изотропии. Анизотропия свойств характерна для одиночных кристаллов или для так называемых монокристаллов. Большинство же технических литых металлов, затвердевших в обычных условиях, имеют поликристаллическое строение. 9 Лекция № 2

квазиизотропность — кажущаяся независимость свойств от направления испытания. Ориентировка кристаллических решеток: а) в зернах литого металла; б) после обработки давлением 10 Лекция № 2