Поняття про ізотропії й анізотропії

 

Властивості тіла залежать від природи атомів, з яких воно складається, і від сили взаємодії між цими атомами. Сили взаємодії між атомами в значній мірі визначаються відстанями між ними. В аморфних тілах з хаотичним розташуванням атомів у просторі відстані між атомами в різних напрямках рівні, отже, властивості будуть однакові, тобто аморфні тіла ізотропні

У кристалічних тілах атоми правильно розташовуються в просторі, причому по різних напрямках відстані між атомами неоднакові, що визначає істотні розходження в силах взаємодії між ними й, у кінцевому результаті, різні властивості. Залежність властивостей від напрямку називається анізотропією

Щоб зрозуміти явище анізотропії необхідно виділити кристалографічні площини й кристалографічні напрямки в кристалі.

Площина, що проходить через вузли кристалічної решітки, називається кристалографічною площиною.

П ряма, що проходить через вузли кристалічної решітки, називається кристалографічним напрямком.

Для позначення кристалографічних площин і напрямків користуються індексами Міллера. Щоб установити індекси Міллера, елементарний осередок уписують у просторову систему координат (осі X,Y, Z - кристалографічні осі). За одиницю виміру приймається період решітки.

Приклади позначення кристалографічних площин (а) і кристалографічних напрямків (б)

 

Для визначення індексів кристалографічної кристалографічної площини необхідно:

• установити координати крапок перетинання площини з осями координат в одиницях періоду решітки;

• взяти зворотні значення цих величин;

• привести їх до найменшого цілого кратному, кожний з отриманих чисел.

Отримані значення простих цілих чисел, що не мають загального множника, є індексами Міллера для площини, вказуються в круглих дужках. Приклади позначення кристалографічних площин на мал.

Інакше кажучи, індекс по осі показує на скільки частин площина ділить осьову одиницю по даній осі. Площини,паралельні осі, мають по ній індекс 0 (110)

Орієнтація прямої визначається координатами двох крапок. Для визначення індексів кристалографічного напрямку необхідно:

• одну крапку напрямку сполучити з початком координат;

• установити координати будь-якої іншої крапки, що лежить на прямій, в одиницях періоду решітки

• привести відношення цих координат до відношення трьох найменших цілих чисел.

Індекси кристалографічних напрямків вказуються у квадратних скобках [111]

У кубічній решітці індекси напрямку, перпендикулярного площини (hkl) мають ті ж індекси [hkl].

 

Алотропія або поліморфні перетворення.

 

Здатність деяких металів існувати в різних кристалічних формах залежно від зовнішніх умов (тиск, температура) називається алотропією або поліморфізмом.

Кожний вид решітки являє собою алотропічну видозміну або модифікацію.

Прикладом алотропічної видозміни залежно від температури є залізо (Fe).

Fe: – ОЦК - ;

- ГЦК ;

- ОЦК ; (високотемпературне )

Перетворення однієї модифікації в іншу протікає при постійній температурі й супроводжується тепловим ефектом. Видозміни елемента позначається буквами грецького алфавіту у вигляді індексу в основного позначення металу.

Прикладом алотропічного видозміни, обумовленого зміною тиску, є вуглець: при низьких тисках утвориться графіт, а при високих - алмаз.

Використовуючи явище поліморфізму, можна зміцнювати і роззміцнювати сплави за допомогою термічної обробки.