1. Охарактеризувати аморфний та кристалічний стан матеріалів.
Кристалічний стан речовин характеризується впорядкованим розміщенням частинок речовини в усьому об'ємі кристалу. В аморфному стані впорядковане розташування частинок зустрічається лише на дуже маленьких ділянках, а не в усьому об'ємі.Речовини у кристалічному стані мають сталу температуру плавлення. А речовини в аморфному стані за нагрівання розм'якшуються поступово, тобто не за сталої температури, а у деякому температурному інтервалі.Аморфний стан є характерним для силікатного скла, твердих смол. Деякі речовини можуть знаходитись як у кристалічному, так і в аморфному стані. Наприклад, силіцій (IV) оксид SiO2 зустрічається в природі у вигляді кристалів кварцу і в аморфному стані у вигляді мінералу кремінь.
Завдяки високому ступеню упорядкованості частинок кристалічний стан є енергетично більш стійким, ніж аморфний. Тому можливий перехід речовин з аморфного у кристалічний стан, що супроводжується виділенням енергії. Але цей процес відбувається дуже повільно через в'язкість системи.У речовин в кристалічному стані певні точки простору, де знаходяться частинки речовини, мають назву вузлів кристалічної решітки. В залежності від природи частинок, що містяться у вузлах кристалічної решітки, та характеру взаємодії між ними розрізняють такі основні типи кристалічних решіток: атомні, молекулярні, йонні і металічні.
2. Описати вплив дефектів кристалічної будови на властивості металів та сплавів.
У будь-якому реальному кристалі завжди є дефекти будови, які розділяються за геометричними ознаками на точкові (нульмірні), лінійні (одномірні) і поверхневі (двомірні).
Точкові дефекти малі у всіх трьох вимірах, і розміри їх не перевищують декількох атомних діаметрів. До точкових дефектів відносяться вакансії та міжвузлові атоми.
Вакансії (дефекти Шоттки) - це вузли гратки, у яких атоми відсутні. Вакансії найчастіше утворюються в результаті переходу атома з вузла гратки на поверхню, їхнього випаровування з поверхні кристала чи переходу в міжвузловий простір. У кристалі завжди є атоми, кінетична енергія яких значно перевищує середню, властиву заданій температурі нагрівання. Такі атоми, особливо розташовані поблизу поверхні, можуть вийти на поверхню кристала, а їхнє місце займуть атоми, що знаходяться далі від поверхні. Тоді вузли, які належали їм, виявляться вільними, тобто виникнуть теплові вакансії
Міжвузлові атоми (дефекти Френкеля) утворюються в результаті переходу атома з вузла гратки в міжвузловий простір (рис.1.7). На його місці виникає вакансія. Однак через те, що в гратках, характерних металам, енергія утворення міжвузлових атомів у декілька разів перевищує енергію теплових вакансій, то основними точковими дефектами є теплові вакансії.
Точкові дефекти викликають місцеве спотворення кристалічної гратки і впливають на деякі фізичні властивості металів (електропровідність, магнітні властивості) і фазові перетворення.
Лінійні дефекти мають малі розміри в двох вимірах і велику протяжність у третьому. Ними можуть бути декілька вакансій чи міжвузлових атомів. Найважливішим видом лінійних недосконалостей є дислокації - крайові та гвинтові. Крайові предсталяють собою локальні спотворення кристалічної гратки, викликані наявністю "зайвої" атомної напівплощини. Найпростіший спосіб утворення дислокації в кристалі - зсув (рис.1.8). Якщо верхню частину кристала змістити відносно нижньої на одну міжатомну віддаль, то границя АВ є дислокацією. Гвинтова дислокація утворюється внаслідок згину атомних площин по гвинтовій лінії. Навколо дислокацій виникають спотворення гратки. Дислокації утворюються у процесі кристалізації металів при "захлопуванні" групи вакансій, у процесі пластичної деформації чи фазових перетворень. Характеристикою дислокаційної структури є щільність дислокацій - сумарна довжина дислокацій (у см) на одиницю об’єму кристала (у см3).
Поверхневі дефекти представляють собою поверхні розділу між окремими зернами в полікристалічному металі. Вони малі в одному вимірі і значно більші в двох інших. До цих дефектів належать границі зерен, границі фрагментів і блоків.Конструкційні метали та їх сплави мають полікристалічну будову: вони складаються із безлічі дрібних (1000…0,1 мкм), по-різному орієнтованих один відносно другого кристалів, які мають неправильну форму і називаються кристалітами або зернами. Сусідні зерна мають неоднакову орієнтацію кристалічних ґраток. Між зернами існують вузькі перехідні зони шириною до декількох атомних діаметрів - границі зерен із нерегулярним розташуванням атомів.
