Atomic kristályszerkezete fémek
Anyagtudomány-kutató tudomány szerkezete és tulajdonságai anyagok, és létrehozza a kapcsolatot az összetétele, szerkezete és tulajdonságai. Az anyagokat meg kell érteni kakmetally és nemfém vegyületeket.
Science „kohászat” -szerű része anyagtudományi merült fel a közepén a XIX. Az első alkalommal a kapcsolat a szerkezete és tulajdonságai fémek talált P.P.Anosov (1799-1855 gg.), Alkalmazva a vizsgálat kezdete mikroszkóp. Később (1863) mikroszkóp szerkezetének tanulmányozására használható fémek Sorbie (Anglia) .Azonban tudományos alapjait rakták kohászat kiváló orosz kohász D.K.Chernovym (1839-1921gg.), Aki művében már az úgynevezett apa a szakirodalom metallogra-graphy .
A folytatása a DK Chernov volt a kutatás N.V.Gutovskogo, N.P.Chizhevskogo, R.Austena később A.M.Bochvara. G.V.Kurdyumova. Kurnakov et al.
A fejlesztések az elmúlt években a területén az erő és a plaszticitás fizika hagyjuk át egy minőségileg fizikai kohászat de higgadt és feltéve, példátlan előrelépés a fejlesztés építési-CIÓ szerszámanyagok és a különböző területeken a technológia.
Atomic-kristályos szerkezete a fém
1.1. besorolása fémek
Kevesebb fémek megérteni bizonyos elemek csoportja található, a bal-nek része Mengyelejev periódusos. A technika a fém tisztában anyagok „fémes csillogás” bizonyos mértékig rejlő összes fémet, és a plaszticitás. E díjat Nacu fémek könnyen megkülönböztethető a nem-fémek, mint a fa, kő-nya, az üveg vagy porcelán.
Jellemzői a szerkezet a fémes anyagok, hogy megépítésük Elsősorban ilyen atomok, amelyekben a külső elektron-Rhone gyengén kötött a sejtmagba. Azt is meghatározza a speciális karakter a kémia-ügynökség kölcsönhatást a fém atomok és fém tulajdonságai. Villamosmérnöki-Rhone negatív töltésű, és elegendő ahhoz, hogy hozzon létre egy kis idő-ség potenciálok kezdeményezni mozgása irányába-niju elektronokat a pozitív töltésű pólus, ami egy elektromos árammal. Ez az, amiért a fémek jó vezetők az elektromos áram, és nem vagy nemfémek. Gyenge kötés a külső elektron az atommag határozza meg a kémiai és fizikai tulajdonságai fémek.
Azáltal, a fenti funkciók a fémek és ötvözetek következőképpen fúj-atomi-kristályos szerkezetű. Bizonyos területen-kristály-rácsok vannak elrendezve pozitív töltésű ionok, és a külső hőmérséklet-WIDE létre szabad elektronok belül a fém, mint a szabadon folyó folyadék vagy elektron gáz, melyeket véletlenszerűen mozog minden irányban. Bizonyos körülmények között, például amikor létre térköz látnia potenciálok, elektron mozgása kap egy bizonyos irányba, és az elektromos áram.
Elmélet fémes állapotban fém egy amelynek az a lényege a pozitív töltésű ionok, de körül negatív töltésű részecskék - elektronok gyengén kötött a sejtmagba. Ezek az elektronok folyamatosan mozognak belül a fém és nem tartoznak OD-Term néhány atom, és az összessége atomok.
Így, A jellemző kristályos fém atomi struktúra jelenléte az elektron gáz belsejében a fém gyengén kötődik a pozitív töltésű ionok. Egyszerű mozgását elektronok belsejében a fém és a kis való kapcsolatuk az atomokkal-oldott jelenlétének meghatározására bizonyos fém fémes tulajdonságokat (magas elektromos és hővezető, fémes csillogás, alakíthatóság, stb).
Minden fém osztható két nagy csoportra - vas és nem vastartalmú fémek.
Fekete fémek sötét szürke, nagy sűrűségű (kivéve az alkáliföldfémek). magas az olvadáspontja, és sok esetben polimorfizmust mutatnak. Nym legjellemzőbb fenti csoportba tartozó fémek a vas.
Szines fémek gyakran jellegzetes szín: piros, sárga, fehér. Van egy nagy alakíthatóság, alacsony keménységű Ments vonatkozó alacsony olvadáspontú, ezek hiánya jellemzi a polimorfizmust. A legjellemzőbb fém ebben a csoportban a réz.
Minden fémek - oszthatjuk az időben:
1. Vas fémek - vas, kobalt, nikkel, és közel a őket mangán tulajdonságait. Kobalt, nikkel és a mangán gyakran adalékként felhasznált vasötvözetek, valamint az alapját sootvets-Enikeev ötvözetek, hasonló tulajdonságaik, hogy erősen ötvözött acélok.
2. A tűzálló fémek (wolfram), amelynek olvadáspontja magasabb, mint a vas-hőmérséklet (azaz 1539 ° C) használunk adalék anyagként egy ötvözött acél, valamint az alapját a megfelelő ötvözetek.
3. A ritka földfémek (RMZ) - lantán, cérium, neodímium, praseo Dim stb joinable nevű lantanidák, és azokhoz hasonló tulajdonságok, ittrium és szkandium ..
4. Az alkáliföldfémek (lítium, kálium, nátrium, stb) nem alkalmazhatók a szabad fémes állapotban, kivéve a speciális eseteket.
Színesfémek vannak osztva:
1. Könnyű fémek - berillium, magnézium, alumínium, melynek kis sűrűségű.
2. A nemesfémek - ezüst, arany, platina csoportba tartozó fémek.
3. Olvadó fémek - cink, kadmium, higany, ón, ólom, bizmut, tallium, az antimon és elemek a gyenge fém-Tulajdo tvam - gallium, germánium.
1.2.Kristallicheskoe szerkezete fémek
Bármely anyag lehet három állapotban-szilárd, folyékony vagy gáz halmazállapotú.
Szilárd hatása alatt a gravitációs megtartja alakját, és a folyékony terjed ki, és veszi az alak a hajó. Azonban ez a meghatározás nem elegendő jellemzésére halmazállapot. Az átmenet az első szilárd, hogy folyadék és a folyadék szilárd állapotban (valamint a fúj-sához folyadék) fordul elő egy bizonyos hőmérsékleten és Xia kíséri hirtelen változás a tulajdonságok.
Mi a különbség a gáz, folyékony és szilárd sostoyaniya- mi?
A gázok részecske elrendezés minták (atomok, molekulák); véletlenszerűen mozgó részecskék taszítják egymást és a gáz-Streit mitsya elfoglalhatnak egy nagyobb térfogatú.
A szilárd anyagok, a megrendelő egyes atomok, a törvény-dimenziós, az erők vonzás és taszítás egyensúlyban vannak és Tver-DOE test megtartja alakját.
A folyékony részecskék (atomok, molekulák) megtartani csak az úgynevezett Emy-tartományban annak érdekében, azaz, térben szabályosan elrendezett nai növekvő atomok száma, és nem a teljes mennyiség atomok, mint amelyeket a szilárd-le. Rövid hatótávolságú érdekében instabil arról van szó, hogy eltűnik a dis-tviem termikus rezgéseket. Így a folyékony állapotban, mert egy közbenső között folyadék és gáz keveréke; megfelelő körülmények között, közvetlen átmenet szilárd gáz halmazállapotú olvadás nélkül - szublimáció.
Megfelelő szabályszerű elrendezésben részecskék (atomok, molekulák) a térben jellemzi kristályos állapotban. A kristályszerkezet lehet elképzelni, mint egy rács, amelyben az ultrahangos kristályok rendezett atomok.
fémrács 1.3.Kristallicheskie
Kristályos állam elsősorban jellemzi definiált-NYM szabályszerű elrendezésben atomok térbeli.
Ez vezet az a tény, hogy a kristály minden atom azonos számú legközelebbi atom - szomszédok található ugyanazon a CMV távolságra is. Aspirációs atomok (ionok) a fém maradni közelebb egymáshoz szorosan, ami azt a számot előforduló kombinációk kölcsönös elrendezése fématomok a Kris tallium kicsi.
A elrendezésben atomokat egy kristály nagyon kényelmesen képviseli formájában térbeli rendszerek, formájában úgynevezett kristályos sejtek. Kevesebb elemi cella kristály jelenti azt a legkisebb csoport, amely, ha sokszor megismétlődik a tér lehetővé teszi, hogy reprodukálja a térbeli rácson.
A legegyszerűbb kristály sejttípus újra köbös rács. Egy egyszerű köbös rács atomok (csomagolt) nem eléggé szűk (Fig.1.1, a).
Aspirációs fématomok elfoglalják a hely, legközelebb egymáshoz, képződéséhez vezet a tömbök más típusú: tércentrált köbös, lapcentrált köbös és hexagonális szoros illeszkedésű (Fig.1.1).
A tércentrált köbös rács (BCC) atomok-helyen feleségével a sarkokban a kocka, és egy atom a közepén a kocka térfogata. Az arc-központú köbös rács (FCC) atomok vannak elrendezve egy kocka sarkokban és a központ minden egyes arc, a hexagonális rács atomok találhatók a sarkok és központ a hatszög hasáb bázis és a három atom a másodlagos prizma síkban.
Cubic BCC fémek :. Na, Li, W, V, Cr, stb FCC köbös rács van Pb, Ni, Ag, Au, Cu és egyebek.
A méretei a kristályrács jellemzi a paramétereket, vagy
osztásperiódus. Köbös rács meghatározza egy paraméter - hossza a kocka éle. A paraméterek a sorrendben atomi méretekhez és mérhető-ryayutsya angströmben. Például, a rácsparaméter króm amelynek tércentrált köbös szerkezete, egyenlő 2878 A, és a rácsparaméter alumínium, amelynek felületen középpontos köbös szerkezete, 4041 A.
A méretei a hexagonális, szoros csomagolt rács jellemzi állandó érték a c / a = 1.633. Más értékek c / a nem is olyan közel hexagonális rács.
Egyes fémek tetrago rácsszerszerkezetűek Ez jellemzi-az a tény, hogy a méret a bordák „c” nem egyenlő a méret a bordák „egy”. Az arány a ezeket a paramétereket ha jellemzi az úgynevezett foka tetragonalitást. A atomok száma a legközelebbi távolság a dan-CIÓ egy atom az úgynevezett koordinációs száma. Például, egy atom egy egyszerű köbös rács hat egyenlő távolságra legközelebbi SOSE dei, azaz a koordinációs száma a rács egyenlő 6 (ábra. 1.2).
A központi atom a szervezetben-központú rács nyolc egyenlő távolságra lévő legközelebbi szomszédok, azaz Ennek a hálónak koordinációs szám 8. A koordinációs száma lapközepes rács 12. Abban az esetben, hexagonális szoros illeszkedésű rács koordinációs száma 12.
1.4.Realnoe szerkezete fém kristályok
fém kristályok rendszerint kis méretűek. Ezért, a fém-kristály termék tartalmaz egy nagyon nagy számú kristályok. Egy ilyen szerkezet az úgynevezett polikristályos. Szabálytalan alakú kristályok polikristályos aggregátumok nevezzük szemcsék vagy kristályok.
A különbség az egyes magokat egy másik térbeli tájékozódás, és a legkisebb távolság egy adott atom különböző rácsok.
1.5.Orientatsii kristályrács.
Általában a tájékozódás a kristály-szemcse rácsok véletlen, különböző fokú valószínűséggel találkozhatunk bármelyik tájékozódás térben.
Nagyon alacsony hőelvonás a kristályosítás, valamint a más módszerekkel speciális fémdarab kaphatunk képviselő egy kristály úgynevezett egy kristály. A természete és mértéke károsodása helyességének vagy kristályos tökéletessége BUILD-Nia meghatározva, hogy nagy mértékben a tulajdonságait fémek. Ezért érdemes a req-Dimo előforduló tökéletlenségek a kristályszerkezet vagy ugyanaz, mint a szerkezet valódi kristályok.
Az egyik típusú hibák a kristályszerkezet a jelenléte üres helyek a kristályrácsban, vagy pedig - munkahely, illetve atomi lyukak (1.3 ábra). Egy ilyen „dot” rács hiba fontos szerepet játszik során az áramlás a diffúzió fémek.
A betöltetlen állások száma szobahőmérsékleten nagyon kicsi összehasonlítva az összes atomok számát (körülbelül 1 pozíciója 10 18 szénatomos), enyhén növekszik a hőmérséklet növekedésével, különösen a csúcsok közelében az olvadáspont (10 1 helyzetben 4 szénatomos).
Egy másik fontos fajta tökéletlensége a kristály szerkezet az úgynevezett diszlokációval (1.4 ábra). Képzeljük el, hogy a kristályrács valamilyen okból nem volt egy félig redundáns loskost tartalmaz, úgynevezett a plusz. A széle ez a sík képez lineáris hiba (tökéletlen) rács, amely az úgynevezett egy él diszlokációval. Egy él zavar húzódhat hossza több ezer rácsparaméterük lehet egyenes, de vygi-batsya mindkét irányban. A limit, akkor csavarja a spin-ral, amely egy csavar zavar. Zavar körül következik be a zóna a rugalmas torzulás a rács. A távolság a központtól a hiba helyet D nélkül rács torzítás venni, hogy a szélessége a zavar, ez nem nagy, és néhány atomi távolságok.
Így. helyes kristályszerkezet lebontja két típusú hibák - pont (megüresedett) és lineáris (diszlokációk). Állás folyamatosan mozgatjuk a rács, ha szinonim atom megy a „lyuk”, így kiüríteni a régi helyére. Hőmérséklet rose-shenie, termikus mobilitása atomok számát növeli az ezen aktusok és megnöveli a megüresedett.
Lineáris hibák nem mozog spontán és véletlenszerűen a megüresedett. Azonban csak egy kis feszültség elkezd mozogni a ficam, síkba, és metszete - slip vonal S.
A tulajdonságok egy kristály (egykristályos) iránya szerint eltérő a másik irányba, és természetesen, függ az atomok száma fordul elő ebben az irányban. Különböző-Chie tulajdonságokat irányától függően a teszt neve Ani-a anizotrópiája. Minden kristály anizotrópia. Anizotrópia - jellemző bármely kristály, jellemző kristályos szerkezet.