8. Дфс двухкомпонентных материалов с кристаллическим равновесием с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии эвтектического типа.

Ответ: Диаграмма плавкости двойной системы эвтектич. типа с ограниченными твердыми растворами. L, a и b - области существования жидкой фазы (расплав) и твердых растворов В в А и А в В соотв.; (L + a) и (L + b) - области сосуществования жидкой фазы и твердых растворов a и b соотв.; (a + b) - область сосуществования двух твердых растворов. ТАЕТВ и MEN - линии ликвидуса и солидуса соотв., E - эвтектическая точка.

При охлаждении затвердевшей смеси ниже линии солидуса MN происходит изменение концентраций твердых растворов a и b соотв. по линиям MF и NG, которые дают температурную зависимость растворимости в твердом состоянии В в А и А в В. 2) Равновесие при температуре Тр, которая является промежуточной между температурами плавления ТА и ТB. Если, напр., температура начала кристаллизации расплава с высоким содержанием А выше ТА (рис. 4), а с высоким содержанием В - ниже ТB, линия ликвидуса состоит из двух ветвей ТАР и ТВР, соответствующих кристаллизации твердых растворов a и b.

8. Определение компонентного состава фаз и объемных долей фаз по диаграмме фазовых состояний материаоа.

Ответ: Фазовые диаграммы позволяют узнать, какие фазы (т. е. однородные подсистемы, отличающиеся строением и/или свойствами от других) могут присутствовать в данной системе при данных условиях и составе. Для сложных систем, состоящих из многих фаз и компонентов, построение диаграмм состояния по экспериментальным данным и данным термодинамического моделирования является важнейшим способом предсказания поведения в ходе различных процессов. Анализ относительного расположения полей, разделяющих их поверхностей и линий, а также точек сочленения последних позволяет однозначно и наглядно определять условия фазовых равновесий, появления в системе новых фаз и химических соединений, образования и распада жидких и твердых растворов и т. п.

Фазовые диаграммы однокомпонентных систем изображаются на плоскости в координатах p–T. На них присутствуют поля, отвечающие существованию той или иной фазы вещества (газообразной, жидкой, различных твердых модификаций), разделенные линиями фазового равновесия, вдоль которых возможно сосуществование граничащих фаз. Места, где сходятся три различные линии фазовых равновесий, образуют так называемые тройные точки, в которых могут сосуществовать три фазы. Это максимальное число фаз, способных равновесно сосуществовать в однокомпонентных системах.

Например, внутри полей однокомпонентной фазовой диаграммы, где присутствует единственная фаза, можно независимо варьировать давление и температуру, а тройная точка является так называемой точкой нонвариантного равновесия.

Кроме того, на фазовой диаграмме однокомпонентной системы могут изображаться метастабильные фазы, т. е. фазы, не являющиеся равновесными, но способные существовать в определенной области параметров в течение длительного времени вследствие кинетической стабильности, а также критическая точка — точка на линии равновесия жидкость–газ, после которой исчезает скачкообразное различие свойств этих фаз, и понятие фазового перехода теряет смысл.

Помимо температуры и давления могут рассматриваться и другие параметры состояния системы, например, напряженность магнитного поля (H). Тогда фазовая диаграмма становится многомерной и рассматриваются различные ее сечения, например H–T, а в правиле фаз число 2 меняется на соответствующее число обобщенных сил (полей).

Фазовые диаграммы многокомпонентных систем также являются многомерными. Удобно изучать их плоские сечения, такие, как температура-состав и давлениесостав. Для изобарно-изотермических сечений фазовых диаграмм трехкомпонентных систем, описывающих зависимость фазового состава системы только от ее компонентного состава, используют так называемые треугольники Гиббса.

Обсужденные выше общие положения применимы и к многокомпонентным фазовым диаграммам. Пример широко используемых в материаловедении изобарных (T–x) сечений двухкомпонентной фазовой диаграммы представлен на рис. Поля таких диаграмм могут отвечать одной или двум сосуществующим фазам, включающим расплав компонентов, твердые фазы чистых компонентов или их соединений промежуточного состава, фазы твердых растворов.

Соотношение фаз в поле, отвечающем двум фазам, определяют по правилу рычага — оно обратно пропорционально соотношению расстояний по горизонтали до ограничивающих поле линий фазовых равновесий, а координаты пересечения горизонтали с этими линиями определяют компонентный состав сосуществующих фаз.

8. Классификация кристаллов по типу связи между его структурными элементами.

Ответ: В международной классификации по группам структур принята следующая классификация:

A- элементы

B- соединения типа АВ (NaCl)

C- соединения типа АВ2(CaFa2, TiO2 )

D- соединения типа АnВn (Al2O3)

E- соединения образованные больше чем двумя сортами атомов без радикалов или комплексных ионов (CuFeS)

F- структура соединения с двух или трехатомными ионнами (KCNS, NaHF2 )

G- соединение с четырехатомными ионнами (CaCO3,NCClO3 )

H- соединения с пятиатомными ионнами (CaWO4 )

L- сплавы

S- силикаты

Разновидности тиопв внутри групп различаются номерами.

8. Параметры, характеризующие кристаллическую решетку.

Ответ: -тип кристаллической решетке

-число формульных единиц

-пространственная группа

-параметры элементарных ячеек

-координаты атомов в ячейке

-координация чисел всех атомов

8. Кристаллографические индексы направлений.

Ответ: Анизотропия, присущая кристаллическим материалам, приводит к

необходимости введения определенного способа обозначения основных

направлений и плоскостей в кристалле. Это позволяет задать их

пространственную ориентацию относительно выбранной системы координат.

Для этого используется метод специальных символов или индексов.

Символы направлений. Чтобы найти в рассматриваемой фигуре

индексы кристаллографического направления, нужно предварительно это

направление параллельно самому себе перенести в начало координат (если

оно не проходит через нулевой узел). Тогда индексами данного направления

будут координаты (символы) атома (узла), ближайшего от начала координат, 19

через который проходит данное направление. Тем самым индексы

направления - это три целых взаимно простых числа, представляющие собой

координаты ближайшего (от нулевого) узла, расположенного на данном

направлении. Обозначаются они символами u, v, w и заключаются в

квадратные скобки - [uvw].

В качестве примера рассмотрим рис.6, где изображена простая

кубическая решетка. Начало координат (нулевой узел) находится в точке О.

Определим индексы направления ОЕ. Поскольку направление уже

проходит через начало координат, то можно непосредственно приступить нахождению индексов. Для этого нужно определить координаты узла Е,

измерив их в масштабных отрезках. Соответственно они составят 1 и 1 по

осям x и y и 0 по оси z . Следовательно, индексы данного направления

будут [110]. Для определения индексов направления ОА необходимо

найти координаты узла А − они окажутся равными 1 (по оси х), 2 (по y) и 1

(по z ). Таким образом, данное направление имеет индексы [121]. Если

взять направление МD, то оно, как видно, не проходит через нулевой узел.

Поэтому предварительно нужно это направление переместить в точку О

или же сменить начало координат так, чтобы оно совпало с узлом М. В

последнем случае процедура индицирования сведется к определению

координат точки D и индексы этого направления

составят. Из сказанного легко понять, что направления KC, CF и

BD описываются соответственно индексами [010], [011] и [11 0].

Индексы некоторых направлений в кубической решетке

При одновременной смене всех знаков при индексах на обратные

расположение самого направления в пространстве сохраняется прежним –

перемещается лишь начало координат, а само направление сменяется на

противоположное (или, как говорят, меняется точка зрения). 21

Отметим еще одну особенность. В кристалле можно всегда выделить

направления, различающиеся порядком расположения индексов и знаков

при них, но являющихся эквивалентными по кристаллографическим и

физическим признакам. Например, эквивалентными в кубической решетке

являются

направления [100], [010], [001], [100], [010] и [001], которые представляют собой ребра куба. Кристаллографическая эквивалентность их проявляется в

том, что эти ребра (направления) совмещаются друг с другом при повороте

вокруг координатной оси на угол 90о

Физическая же эквивалентность

заключается в том, что эти направления обладают одинаковой структурой в

расположении узлов решетки и, следовательно, характеризуются

одинаковыми физическими свойствами. Такие эквивалентные направления

объединяются в совокупность семейств направлений, различающихся

последовательностью индексов или знаком при них. Для их обозначения

символы заключаются в угловые скобки <uvw>.

Для количественной оценки числа эквивалентных направлений внутри

данной совокупности используется специальный показатель − фактор

повторяемости Р, который равен числу разрешенных перестановок

индексов местами и знаками. Например, совокупность типа <u00> имеет 6

эквивалентных, но не параллельных направлений, <uu0> − 12, <uuu> − 8,

а <uv0> уже 24 и т.д.