- •Типы связей: ионная, ковалентная, Ван-дер-Ваальса, металлическая. Их особенности и влияние на свойства кристаллов.
- •Дефекты кристаллического строения, геометрическая классификация.
- •Диффузия. Первый и второй законы Фика. Глубина диффузионного слоя в зависимости от времени и температуры.
- •Дислокации. Геометрия и типы дислокаций. Вектор Бюргерса.
- •Энергия дислокации. Перемещение дислокаций: скольжение, переползание, поперечное скольжение.
- •Взаимодействие дислокаций с точечными дефектами. Атмосферы Коттрелла, Снука, Сузуки. Их влияние на свойства кристаллов.
- •Взаимодействие дислокаций друг с другом. Размножение дислокаций.
- •Влияние плотности дислокаций на прочностные свойства кристалла. Кривая Одинга. Расчет теоретической прочности.
- •Поверхностные и объемные дефекты кристаллического строения.
- •Экспериментальные закономерности пластической деформации. Механические свойства и их характеристики.
- •Механизмы пластической деформации: скольжение, двойникование, механизм теоретической прочности, механизм диффузионной ползучести.
- •Деформация монокристаллов. Закон Шмида. Стадии пластической деформации.
- •Деформационное упрочнение. Природа наклепа. Текстура деформации.
- •Деформация поликристалических тел. Зернограничное упрочнение. Закон Холла-Петча.
- •Структурное упрочнение кристаллов. Основные составляющие критического напряжения сдвига.
- •Разрушение: хрупкое и вязкое. Условие распространения трещины по Грифитсу.
- •Рекристаллизация и ее типы (первичная, собирательная.) Движущая сила и кинетика рекристаллизационных процессов. Текстура рекристаллизации.
- •Температура рекристаллизации; влияние чистоты металлов, степени пластической деформации и размера зерна на т р.
- •Процессы коагуляция и сфероидизации. Их стимул и механизм.
- •Горячая и холодная пластические деформации.
- •Термодинамические основы фазовых превращений. (Термодинамические потенциалы, фазовое равновесие, второй закон термодинамики.)
- •Понятия система, фаза, компонент.
- •Кристаллизация и ее этапы. Закономерности кристаллизации. Кривые Таммана.
- •Механизм образования кристаллических зародышей, представление о флуктуациях. Критический зародыш и зависимость его размеров от степени переохлаждения.
- •Влияние примесей на процессы кристаллизации и рекомендации по их использованию.
- •Понятия сплав, механическая смесь, компонент.
- •Фазы в сплавах. Твердые растворы и их типы. Условия неограниченной растворимости.
- •Понятие химического соединения, особенности строения и свойств.
- •Методы построения диаграмм состояния. Правила фаз Гиббса.
- •Диаграмма состояния с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии. Правила коноды. Кристаллизация и структурообразование сплавов.
- •Д.С. С ограниченной растворимость компонентов в твердом состоянии. Кристаллизация и структурообразование сплавов. Эвтектическое превращение.
- •Д.С. С образованием химического соединения (с промежуточными фазами). Кристаллизация и структурообразование сплавов.
- •Д.С. С перетектическим превращением. Кристаллизация и структурообразование сплавов.
- •Д.С. Железо-углерод. Фазы, линии, критические точки.
- •Д.С. Железо-углерод. Кристаллизация и структурообразование сталей.
- •Зависимость свойств сталей от содержания углерода.
- •Кинетика перлитного превращения.
- •Д.С. Железо-углерод метастабильная. Кристаллизация и структурообразование белых чугунов. Область применения.
- •Д.С. Железо-углерод стабильная. Кристаллизация и структурообразование серых чугунов. Область применения.
- •Классификация серых чугунов. Способы получения. Влияние структуры на свойства серых чугунов.
- •Влияние легирующих элементов на полиморфизм железа. Классификация легированных сталей по структуре в равновесном состоянии.
- •Диаграмма изотермического превращения аустенита. Влияние скорости охлаждения на структуру и свойства сталей.
- •Перлитное превращение. Влияние скорости охлаждения на дисперсность феррито-цементитных смесей. Квазиэвтектоидные смеси.
- •Мартенситное превращение. Основные особенности, кинетика превращения.
- •Рост аустенитного зерна при нагреве. Балл зерна. Наследственно-мелкозернистые и наследственно-крупнозернистые стали.
- •Классификация термических обработок по назначению. Основные технологические параметры термической обработки.
- •Закалка. Назначение, виды закалки, структура сталей после закалки.
- •Превращения при отпуске.
- •Виды отпуска, их назначение, структура сталей после отпуска, различия в свойствах.
- •Отпускная хрупкость первого и второго рода. Способы ее устранения.
- •Способы закалки.
- •Отжиг 1 и 2 рода. Технологические параметры и назначение основных видов отжига.
- •Полный и неполный отжиг
- •Изотермический отжиг
- •Методы выполнения диффузионного отжига
- •[Высокотемпературный диффузионный отжиг
- •Классификация и маркировка конструкционных материалов
Дефекты кристаллического строения, геометрическая классификация.
В реальных кристаллах всегда имеются отклонения в расположении атомов от идеальной кристаллической решетки. Эти отклонения являются дефектами кристаллической решетки. Дефекты классифицируются на:
Точечные или нульмерные . Размеры этих дефектов во всех трех направлениях сравнимы с параметрами решетки (2-3 параметра) к ним относятся а) вакансии, б) межузельный атом, в) атомы примеси и др
Линейные или одномерные дефекты. Их размер в двух направлениях сравним с параметрами решетки, а в третьем направлении много больше параметра решетки. К ним относятся дислокации, цепочки межузельных атомов, цепочки вакансий и др.
Поверхностные или двухмерные дефекты, их размер в одном направлении сравним с параметром решетки, а в двух других много больше параметра решетки. К ним относятся границы зерен, блока, границы фаз и др.
Трехмерные (объемные) дефекты Их размеры во всех трех направлениях много больше параметров решетки. К
Точечные дефекты. Механизмы их образования. Зависимость равновесной концентрации вакансий от температуры. Вакансия – свободное место в узле кристаллической решетки (точечный дефект). Межузельный атом, образованный в результате перехода атома из узла в межузелье, на месте которого образуется вакансия. В металле очень трудно возникают межузельные атомы и основными точечными дефектами являются тепловые вакансии. Точечные дефекты вызывают местное искажение кристаллической решетки, смещение вокруг вакансии возникают обычно в первых двух-трех слоях соседних атомов и составляют доли межатомного расстояния. Вокруг межузельного атома в ГПУ решетках смещение соседей значительно больше, чем вокруг вакансий.
Существует два механизма образования вакансий: 1) механизм Шотки и 2) механизм Френкеля
Механизм Шотки
Механизм Шотки заключается в том, что атом, находящийся на поверхности кристалла слабее связан с кристаллом, чем атом, находящийся в объеме кристалла. Этот атом находящийся на поверхности кристалла получив избыток энергии, например, за счет тепловых колебаний, может покинуть кристалл. Тогда на поверхности образуется пустой узел. В этот пустой узел сравнительно свободно может перейти атом из соседнего узла, находящегося в объеме кристалла. Такой переход атома из объема кристалла в пустой узел на поверхности равносилен тому, что вакансия с поверхности ушла в объем кристалла. Путем таких последовательных переходов атома в соседние вакансии будет происходить растворение вакансии в объеме кристалла. Механизм Шотки требует небольшой энергии.
Механизм Френкеля
При интенсивном внешнем воздействии на кристалл, например, при облучении потоком частиц большой энергии или при пластической деформации кристалла атом, находящийся в объеме кристалла может быть выбит из узла кристаллической решетки и уйти в междоузлие.
Таким образом, по механизму Френкеля образуется сразу два дефекта – вакансия и межузельный атом., которые называются «парой Френкеля».
Ближайшие соседи в кристаллической решетке касаются друг друга, поэтому для того, чтобы выбить атом из узла кристаллической решетки требуется значительная энергия.
Вакансии образуются не только в результате нагрева, но и в процессе пластической деформации, рекристаллизации и при бомбардировке металла или частицами высоких энергий.