2.Основные характеристики кристаллических структур

Кристаллические мат-лы характ наличием дальнего порядка, кот характ. тем, что в нем можно выделить некий объем, расположение атома в котором повторяется но всему объему.

В аморфных мат-ах имеет место ближний порядок, кот. характ. тем. что нет повторения объемов.

Крист. структуру удобно описывать с помощью З^х мерной сетки прямых липни, которые делят прос-во на параллелепипиды равных размеров. Пересеч линий образ 3^х мерную пространств. решетку. Узлы решетки, как правило, соответствуют расположению атомов в кристалле. Атом колеблется

около этих положений. Если в такой пространственной решетке можно выделить некий объем, перемещением которого в 3^х направ. позволяет выстроив весь кристалл, то гов. Что найдена элемент, ячейка.

Элемент ячейку принято характеризовать 6 параметрами: а, Ь, с - длина ребер параллелепипеда, α, β, γ.

Форма элемент ячейки определяет кристаллографическую систему координат - сингония. В качестве осей выбирают направления ребер -элем, ячейки, а сами ребра являются единицами измерения. Число прямых углов и равных сторон должно быть mах ,а объем элем ячейки должен быть min.

3.Классификация дефектов в кристаллах

1.Точечные (0-мерные) - нарушение периодичности крист. реш, соизмеримое с размерами атома. Это вакансия - пустое место там, где должен быть атом, межузельный атом - атом, расположенный там, где должна быть пустота, примеси замещения и примеси внедрения

2. Линейные (1-мерные) - поперечные размеры не превышают нескольких межатомных расстояний, а длина соизмерима с размерам крист. Это дислокации: а) краевая, б) винтовая.

3. Поверхностные (плоские 2-мерные) - наруш в крист реш, котор облад большой протяженностью в 2 измерениях, а в 3 малы. Это дефекты упаковки, двойниковые границы, малоугловая и большеугловая граница.

4. Объемные (3-мерные) - фазовые выделения - Зх мерное скопление атомов примесей , поры - 3-х мерное скопление вакансий.

4. Линейные дефекты. Скольжение и переползание дислокаций

поперек размеры не превышают несколько межатомных расстояний, а длина соизмерима размерам крист. Это дислокации: а) краевая- нижняя часть лишней плоскости, б) винтовая – смещение частиц кристалла относ друг друга.

Под действ внешних напряж, дислокации скользят. Плоскость в кот дислокация скользит—плоскость скольжения. Эта пл-ть одназначно опр. в-ом Бюргерса и линией дислок. Как правило это наиб. плотно упаков плоскость.

Переползание - переход дислокаций (вверх, если вакансии, вниз—если межузельный атом).

В зависим от кол-ва дислок в мет меняются мех св-ва. Кол-во дислокаций в крист выраж ч/з плотность дислокаций: Длина дислок/объем.

Винтовая. Энергия, которая связана с образованием дислокаций Е=0.5Gb² где G- модуль Гука.

5. поверхностные дефекты.

Поверхностные (плоские 2-мерные) - наруш в крист реш, котор облад большой протяженностью в 2 измерениях, а в 3 малы. Это деф упаковки, двойниковые границы, малоугловая и большеугловая граница.

Дислокационная стенка: если 0<10° - граница м/д зернами малоугловая, если θ>10 то большеугловая.

6. Сплавы состоят из нескольких компонентов. Взаимодействуя между собой эти компоненты образуют различные фазы. Они делятся на: 1.Жидкие растворы; 2.Твердые растворы; 3.Химические соединения; 4.Промежуточные фазы.

1. Жидкие растворы. Практически все металлы в жидком состоянии неограниченно растворяются друг в друге. Жидкие растворы представляют собой хаотичное расположение атомов, которые находятся в тепловом движении. Лишь несколько металлов не растворяются друг в друге. В этом случае они разделены по плотности.2. Твердые растворы. Это фазы, в которых один компонент сохраняет свою кристаллическую решетку, а атомы других компонентов определенным образом располагаются в ней. Компонент, сохраняющий кристаллическую решетку, называется растворителем. Остальные - растворимыми веществами. Расположение атомов растворимых веществ может быть по типу замещения и по типу внедрения.Тип замещения. Такие растворы образуются при сплавлении металла с металлом. То есть при небольшой разнице атомных радиусов. Образование растворов приводит к изменению параметров кристаллической решетки, повышению электросопротивления, твердости, прочности, снижению пластичности.Возможны случаи неограниченного растворения компонентов друг в друге. Это имеет место, если:1. Металлы находятся в одной подгруппе периодической системы Менделеева.2. Металлы изоморфны.3. Разница в радиусах составляет не более 10%.При растворении неметалла в металле образуются растворы внедрения. В этих случаях искажение кристаллической решетки и изменение механических свойств больше, чем при образовании растворов замещения. Растворы внедрения всегда имеют ограниченную растворимость. Растворимость, при образовании растворов внедрения будет зависеть от количества и размера пор. В металле с решеткой ГЦК поры крупнее и их больше, поэтому растворимость в такой металле больше, чем в металле с решеткой ОЦК.Если в данном металле растворено несколько компонентов, то они могут растворяться в металле и по типу замещения и по типу внедрения.3. Химические соединения. Образуются между компонентами, с резко отличающимися механическими свойствами. Для этих фаз характерно: 1. Постоянный состав, который можно описать как AmBn. 2. Постоянная температура плавления. 3. Кристаллическая решетка резко отличается от кристаллических решеток компонентов. 4. Образование химических соединения сопровождается существенным тепловым эффектом.

7 Диаграмма состояния представляет собой графическое изображение фазового состояния сплава в зависимости от температуры и концентрации.

h=g-f+2 – правило фаз (Гибса), где f – число фаз, g- число компонентов, h – число степ свободы (темп, давл, конц.)

h=g-f+1 (P=const)

Фаза – однородная часть системы, отделенная от других частей системы(фаз) поверхностью раздела, при переходе через которую химический состав или структура вещества изменяется скачком.

Компоненты – вещества, образующие систему.

Число степеней свободы – число внешних и внутренних факторов (темп, давл и концентрация), которое можно изменять без изменения числа фаз в системе.

1. При образовании механических смесей (I рода) свойства изменяются по линейному закону. Значения характеристик свойств сплава находятся в интервале между характеристиками чистых компонентов.

2. При образовании твердых растворов с неограниченной растворимостью (II рода)свойства сплавов изменяются по криволинейной зависимости, причем некоторые свойства, например, электросопротивление, могут значительно отличаться от свойств компонентов.

3. При образовании твердых растворов с ограниченной растворимостью (III рода) свойства в интервале концентраций, отвечающих однофазным твердым растворам, изменяются по криволинейному закону, а в двухфазной области – по линейному закону. Причем крайние точки на прямой являются свойствами чистых фаз, предельно насыщенных твердых растворов, образующих данную смесь.

4. При образовании химических соединений концентрация химического соединения отвечает максимуму на кривой. Эта точка перелома, соответствующая химическому соединению, называется сингулярной точкой.