3.Кристалл и кристаллическая решетка.

Кристалл-это тв.тело,ограниченное плоскими пов-тями – гранями.Его отличительный признак – наличие дальнего порядка в расположении структурных единиц кристалла.

Крист.решетка – закономерно повторяющиеся на сколь угодно большие расстояния расположения структурн.ед-ц кристалла.

Наименьш.структурная ед-ца, которая формирует кристалл – элементарная ячейка крист.решетки.

4.Системы и характеристики крист.Решеток.

Системы крист.решеток:

1.Триклинная (a≠b≠c, α≠β≠γ)

2.Моноклинная (a≠b≠c, α=β=γ=90˚)

3.Ромбическая (a≠b≠c, α=β=90˚ γ≠90˚)

4.Ромбоэдрическая (a=b=c, α=β=γ≠90˚)

5.Гексоганальная (гексогональноплотноупакованная (ГПУ)) (a=b=c, α=β=90˚, γ=120˚)

6.Тетроганальная (a=b≠c, α=β=γ=90˚

7.Кубическая (объемноцентрированная (ОЦК), (гранецентрированная (ГЦК)) (a=b=c, α=β=γ=90˚)

Характеристики крист.решеток:

a,b,c – периоды крист.реш.

α, β, γ – углы

Для кубич.решетки – 1 атом

Для ОЦК – 2 атома

Для ГЦК – 4 атома

Доп.характеристики:

1.Координационное число – это число ближайших равноудаленных элементарных частиц от конкретно рассматриваемой частицы кристалла. (К)

Для кубич.решетки – К=6

Для ОЦК – К=8

Для ГЦК и ГПУ – К=12

2.Коэф.компактности – это отношение V элементарных частиц в элементарной ячейке к V этой ячейки ≠1.

Для кубич.решетки = 0,52

Для ОЦК = 0,68

Для ГЦК = 0,74

3.Индексы направлений – это координаты узла крист.реш-ки, выраженные целыми числами.

4.Индекс плоскостей

m n k

p g l – обратные значения m n k

p=1/m, g=1/n, l=1/k

5.Анизотропия и полиморфизм кристаллов и поликристаллов.

-это зависимость св-в материала (кристалла) от индекса направлений крист.решетки.

у Cu σ(в) = 180-350 МПа

δ(пластичность) = 10-50 %

а у поликристалла Cu

σ(в) = 250 МПа

δ(пластичность) = 40 %

Явление полиморфизма.

-способность крист. тел в тверд. сост-нии иметь различное кристаллич. строение => и св-ва при различных температурах.

Fe(α) ; Fe(γ)

ОЦК в 911˚С ГЦК

6.Дефекты реальных кристаллов.

τ(теоретич.) = σ/2П=8400 МПа

τ(практич.) =10 МПа

В реальном кристалле существуют точечные, линейные и поверхностные дефекты.

1.Точечные дефекты.

-вакансии

вероятность вакансии: 1 вакансия на 10

-межузельные атомы

-атомы внедрения

2.Линейные дефекты (дислокации)

-это линейные несовершенства в крист.решетках, имеющие в 2ух направлениях малые размеры, а в 3ем – значительные размеры.

2 варианта:

1)Краевая-локализованное искажение крист.решетки, которое вызвано наличием лишней полуплоскости или экстра-плоскости в крист.решетке.

2)Винтовая

Как изменяются прочностные св-ва кристалла в зависимости от дислокации:

3.Поверхностные дефекты.

Виды:

-малоугловые границы

-большеугловые границы

-дефекты упаковки – это часть пл-ти, в которой нарушен правильный, идеальный порядок расположения элементарных частиц.

7.Строение неметаллических материалов.

1.Строение полимеров.

– высокомолекулярные соединения, которые характеризуются молекулярной массой от нескольких тысяч до многих миллионов. Молекулы полимеров, называемые макромолекулами, состоят из большого числа повторяющихся звеньев.

Макромолекулы полимеров могут быть линейными, разветвленными и сетчатыми. Линейные полимеры образуются при полимеризации мономеров или линейной поликонденсации. Разветвленные полимеры могут образоваться как при полимеризации, так и при поликонденсации. Разветвление полимеров может быть вызвано при росте боковых цепей, передачей цепи на макромолекулу, физическими воздействиями (g-облучение) на смесь полимера и мономеров. Сетчатые полимеры образуются в результате сшивки цепей при вулканизации.

Линейные полимеры могут иметь регулярную и нерегулярную структуру. В полимерах регулярной структуры отдельные звенья цепи повторяются в определенной последовательности и располагаются в определенном порядке в пространстве, их называют стереорегулярными. Стереорегулярность изменяет тепловые и механические свойства полимеров.

2.Строение стекла и керамики.

- стеклообразное состояние является разновидностью аморфного. Твердые вещества в стеклообразном виде называются стеклом. Стеклу свойственны твердость, однородность, хрупкость, прозрачность. В состав стекла могут входить почти все элементы периодической системы.

-керамическими называют изделия, изготовленные из глины в смеси с минеральными добавками и обожженные до камневидного состояния.

Керамику классифицируют по:

*характеру строения

*степени спекания (плотности) черепка, типам, видам и разновидностям черепка.

По характеру строения черепка различают:

-грубую керамику (изделия грубой керамики (гончарные изделия, кирпич, черепица) имеют крупнозернистый пористый черепок неоднородной структуры, желтовато-коричневого цвета.)

-тонкую керамику (к тонкокерамическим относятся изделия плотной спекшейся или мелкопористой однородной структуры, белые или светлоокрашенные - фарфор, тонкокаменные изделия, полуфарфор, фаянс, майолика.)

По степени спекания (плотности) черепка керамические изделия подразделяют на:

-плотные спекшиеся с водопоглощением менее 5 % (фарфор, тонкокаменные, полуфарфоровые изделия)

-пористые с водопоглощением более 5 % (фаянс, майолика, гончарные изделия).

Фарфор изготовляют двух видов - твердый и мягкий (характеризует не физическую твердость черепка, а его состав и температуру обжига)

Разновидностью твердого фарфора является низкотемпературный (низкоспекающийся) фарфор.

8.Термодинамич. условия кристаллизации.

Из условия термодинамики, любая система (материал) стремится к состоянию, которое отвечает минимуму свободной энергии.

•G(же) = E – ST + pV , где:

G – св.эк.сист.

Е – полн.эк.сист.

S – энтропия

Т – температура

p – давление

V – объем

•ΔT = ƒ (хим. сост-ние и скорость охлажд.)

ΔT (Sn) = 118˚C

ΔT (Pt) = 320˚C

ΔT технич.сплавов = (10-20)˚С

9.Гомогенная и гетерогенная кристаллизация.

Гомогенная – это самопроизвольная кристаллизация.

Гетерогенная – это крист-ция, которая осуществляется путем выделения атомов в жидком расплаве.

Центры гетерогенной крист-ции (виды):

1)интерметаллиды, оксиды, тугоплавкие примеси немеет. включений.

2)ПАВ – поверхностно-активные в-ва.

Модификаторы – размещение в жидком расплаве частиц.

10.Форма кристалла. Строение слитка.

Форма кристалла.

дендрит – древовидная форма кристалла.

Строение слитка.

1 – мелкозернистая структура

2 – крупнозернистая стр-ра

3 – зона столбчатых кристаллов

4 – усадочная раковина

11.Получение монокристаллов и аморфных металлов.

Основным условием образования монокристалла является условие, что монокристалл будет образовываться только из 1 центра кристаллизации.

Основной метод получения аморфных металлов:

1)быстрое охлаждение (со скоростями ~1000 К/с) жидкого расплава, такие аморфные сплавы называются металлическими стеклами (метглассам).

2)электрохимическое осаждении и при облучении кристаллических металлов интенсивными потоками ионов или нейтронов.

3) конденсация паров или напыление атомов на холодную подложку с образованием тонких плёнок аморфных металлов.

4) облучение кристаллических металлов интенсивными потоками ионов или нейтронов.