Основные признаки металлического состояния. Нормальные и переходные металлы.
Металлы – один из классов конструкционных материалов, характеризующийся определ¨нным набором свойств:
«металлический блеск» (хорошая отражат. способность);
пластичность;
высокая теплопроводность;
высокая электропроводность.
Металлическое состояние – основная хар-ка: положительного температурного коф. эл.сопр.
Нормальные:
Переходные:
Данные свойства обусловлены особенностями строения металлов. Согласно теории металлического состояния, металл представляет собой вещество, состоящее из положительных ядер, вокруг которых по орбиталям вращаются электроны. На последнем уровне число электронов невелико и они слабо связаны с ядром. Эти электроны имеют возможность перемещаться по всему объему металла, т.е. принадлежать целой совокупности атомов.
Таким образом, пластичность, теплопроводность и электропроводность обеспечиваются наличием «электр. газа».
Все металлы, затвердевающие в нормальных условиях, представляют собой кристаллические вещества, то есть укладка атомов в них характеризуется определенным порядком – периодичностью, как по различным направлениям, так и по различным плоскостям. Этот порядок определяется понятием кристаллическая решетка.
Осн. Типы кристалл. Решеток металлов. Плотность упаковки, координ. Число, число узлов на элем. Ячейку.
В зависимости от расположения атомов в ячейке различают простые, кубические, объемно-центрированные кубические, гранецентрированные кубические, гексагональные решетки.
1
.Простая
решетка
представляется
в виде куба, в узлах которой располагаются
атомы. Простейшая решетка опис. одним
параметром, это ребро куба а.
2
.Объемно-центрированная
кубическая решетка (ОЦК)
представляет собой также куб, внутри
которого дополнительно расположен еще
один атом. Параметры решетки длина ребра
куба а.
3
.Гранецентрированная
кубическая решетка (ГЦК)
представляет собой куб, В центре каждой
грани которого расположены допол. по
одному атому.
4.Гексагональная плотно упакованная решетка. В отличие от кубической хар. двумя параметрами а и с.
В случае, если отношение с/а=1,666, то решетка считается плотноупакованной, а иначе – неплотно упакованной.
Примеры: ОЦК – вольфрам, молибден, железо Fe; ГЦК – алюминий, медь, никель, железо Fe; ГПУ – бериллий. Некоторые металлы индий, имеют тетрагональную решетку.
П
лотность
упаковки
атомов в кристаллической решетке –
объем, занятый атомами, которые условно
рассматриваются как жесткие шары. Ее
определяют как отношение объема, занятого
атомами к объему ячейки (для ОЦК– 0,68,
для ГЦК – 0,74)
Элементарная ячейка – элемент объема из минимального числа атомов, многократным переносом которого в пространстве можно построить весь кристалл.
Координационное число (К) указывает на число атомов, расположенных на ближайшем одинаковом расстоянии от любого атома в решетке.
Различие понятий: кристаллическая решетка и кристаллическая структура. Кристаллографические индексы узлов, направлений, плоскостей.
Кристаллическая структура – конкретное расположение матер. частиц (атомов, ионов) в пространстве.
Кристаллическая решетка – условно точечное построение, с помощью которого мы описываем кристаллическую структуру.
Кристаллическая решетка бесконечна по строению, а кристаллическая структура конечна.
П
од
кристаллограф. плоскостями
понимается 3 целых взаимно простых числа
обратно пропорц. числу осевых единиц,
отсекаемых данной плоскостью по
коорд.осям x,y,z.
ABCD (100), AFKB (001), BKLD (010)
Под индексами кристаллографических плоскостей и направлений было вызвано потребностью объяснить зависимость свойств металлов от направлений кристаллографических плоскостей. Иными словами, дать объяснение с точки зрения техники понятие влияния анизотропии.
По различным направлениям в кристалле располагаются различные количества атомов: физические, химические, механические при прочих равных условиях и определяются числом атомов, расположенным в данном направлении; чем больше количество атомов расположено в данном направлении, тем выше уровень свойств.
Неодинаковость свойств по различным направлениям в кристалле и называется анизотропией. Кристалл анизотропен.