7. Охарактеризуйте явление полиморфизма. Приведите примеры аллотропических модификаций.

Многие вещества в зависимости от условий кристаллизации могут иметь различные кристаллические решетки при неизменном химическом составе. Способность вещества перестраивать сою кристаллическую решетку называют полиморфизмом или аллотро­пией.

Рисунок 1

Кривая охлаждения железа. Такая перестройка происходит главным обра­зом под влиянием темпера­туры, хотя не исключено влияние и других факторов – давления, наличия примесей. Вещества с постоянным химическим составом, но имеющие различные кристалли­ческие решётки, называют аллотропическими модификациями и обозначают их гре­ческими буквами в алфавитном порядке по мере возрастании температуры.

Аллотропические модификации имеют кобальт, железо (рисунок 1), олово, титан, селен, фосфор, углерод и другие вещества. Полиморфизм широко используется при получении материалов с различными свой­ствами, например, из графита получают искусственные алмазы.

8.Перечислите виды дефектов в кристаллах, объясните природу их возникновения. Любые отклонения от регулярного расположения частиц в крис­талле называют дефектами структуры. Структура реальных кристал­лических веществ отличается от идеальных. В реальных кристал­лах всегда имеют место дефекты. Дефекты кристаллического строения оказывают большое влияние на все свойства кристаллических тел: механические, магнитные, электрические, оптические и хими­ческие.

Отклонения от идеальной решетки могут быть временными и постоянными. Временные отклонения возникают при воздействии на кристалл механических, тепловых и электромагнитных колебаний, при прохождении через кристалл потока быстрых частиц и т.п. К постоянным несовершенствам относятся точечные дефекты (междоузельные атомы, вакансии, примесные атомы), линейные дефекты, (дислокации), плоские поверхностные дефекты (границы зёрен, границы самого кристалла) , объёмные дефекты (закрытые и открытые поры, тре­щины, включение постороннего вещества).

Точечные (нульмерные) дефекты имеют размер порядка диаметра атома. Основной причиной, их возникновения является переход атомов за счёт теплового движения из узлов кристаллической решетки в междоузлие. Точечный дефект, представляющий собой незаполненное место в узле кристаллической решетки, называют вакансией (рисунок 1.9 а). Другие типы точечных дефектов образуются за счёт замещения собственного атома в узле кристаллической решетки атомом при­меси (рисунок 1.9б) или в результате внедрения атома принеси в междоузлие (рисунок 1.9в).

Рисунок 1.9 - Основные, виды точечных дефектов

Линейные (одномерные) дефекты имеют малые размеры в двух измерениях и большую протяжённость в третьем измерении. Они представляют собой нарушение кристаллической структуры вдоль некоторой ли­нии и называются дислокациями. Возникают дислокации при меха­нической и термической обработке кристаллов. Различают краевые и винтовые дислокации. Краевые дислокации образуются в кристал­лах, подвергнутых деформации сдвига (рисунок 8а).

Рисунок 1.10 - Виды дислокации Винтовые дислокации образуются при скольжении одной атомной плоскости отно­сительно другой по винтовой линии не менее чем на один период (рисунок 8б).

Дислокации существенно ухудшают свойства материалов. В ме­таллах, например, снижают механическую прочность, а в полупро­водниках значительно увеличивают проводимость, вызывают рассе­яние носителей заряда, служат центрами рекомбинации и генерации носителей заряда.

Поверхностные (двухмерные) дефекты малы только в одном измерении. Они представляют собой поверхности раздела между

отдель­ными зёрнами или блоками веществ. Возникают поверхностные дефек­ты в процессе кристаллизации вещества.

Объемные (трехмерные) дефекты имеют существенные размеры во всех трех измерениях. Такие дефекты возникают при изменении условий роста кристалла.

9.Назовите и дайте определение основным признакам механических свойств. Суть и виды деформации.Механические свойства материалов характеризуют возможность их использовать в изделиях, эксплуатируемых при воздействии механических нагрузок. Под действием механических нагрузок происходит деформация материала - изменение формы и размеров образца. Деформация связана с изменением относительного расположения частиц в материале. Наиболее простые виды деформирования - растяжение, сжатие, изгиб, сдвиг и кручение. Деформация может быть упругой и пластичной.

Основными признаками механических свойств являются прочность, твердость, пластичность, хрупкость, и вязкость материала. Прочность—способность материала сопротивляться воздействию внешних сил, не разрушаясь. Прочность определяется с помощью статического воздействия растяжения металла на специальных испытательных установках, называемых разрывными машинами.

Вязкость—это способность поглощать механическую энергию и при этом проявлять значительную пластичность вплоть до разрушения, Вязкие материалы применяются для деталей, которые при работе подвергаются ударной нагрузке.

Ударная вязкость — это способность материала поглощать механическую энергию в процессе деформации и разрушения под действием ударной нагрузки.

Хрупкость—это способность металла легко разрушаться при приложении резкого динамического усилия(вибрации, удара) хотя может выдерживать большие статические нагрузки. Для хрупких металлов характерно то, что величина относительного удлинения и относительного сужения близки к нулю. Хрупкими материалами являются хром, марганец, неорганическое стекло, пластмасса, кремний и др.

Пластичность—это свойство металла деформироваться без разрушения под действием внешних сил и сохранять новую форму после прекращения действия этих сил.

Пластичность оценивают по относительному удлинению образца и относительному сужению площади поперечного сечения образца.

Хрупкость—это способность металла легко разрушаться при приложении резкого динамического усилия(вибрации, удара) хотя может выдерживать большие статические нагрузки. Для хрупких металлов характерно то, что величина относительного удлинения и относительного сужения близки к нулю. Хрупкими материалами являются хром, марганец, неорганическое стекло, пластмасса, кремний и др.

Твердость определяют методами вдавливанием, царапанием, упругой отдачей.

Наибольшее распространение получил метод

-вдавливания:

-вдавливание в металл стального шарика, (метод Бринелля)

-вдавливание в металл алмазного конуса, (метод Роквелла) вдавливание алмазной пирамиды(метод Виккерсса)

.