Лекция 1.

Тема 1: Основы строения металлов.

Рассматриваемые вопросы:

1. Атомно-кристаллическое строение металлов.

   1. Введение в металловедение.

   2. Металлы, особенности атомно-кристаллического строения.

   3. Классификация видов кристаллических решеток.

   4. Анизотропия.

   5. Аллотропия или полиморфные превращения.

   6. Магнитные превращения.

2. Строение и дефекты реальных металлов.

   1. Строение реальных металлов.

   2. Дефекты строения металлов.

      1. Точечные дефекты.

      2. Линейные дефекты.

3. Кристаллизация чистого металла.

   1. Кристаллизация металлов.

   2. Строение слитка.

   3. Методы исследования металлов.

1.1 Введение в металловедение.

Материалы обладают отличающимися друг от друга свойствами, причем каждое зависит от особенностей внутреннего строения материала. В связи с этим материаловедение как наука занимается изучением строения материала в тесной связи с их свойствами.

Целью преподавания дисциплины является научить будущих инженеров применять основные методы управления конструкционной прочностью материалов и проводить обоснованный выбор материала для изделий с учетом условий их эксплуатации.

Материаловедение - это наука о взаимосвязи электронного строения, структуры материалов с их составом, физическими, химическими, технологическими и эксплуатационными свойствами.

Все материалы характеризуются основными физическими и механическими свойствами, от которых, в свою очередь, зависят технологические и эксплуатационные свойства, а также зависит область применения материалов в технике.

Традиционно материалы можно разделить на две основные группы –металлы и неметаллы.

Основная часть материаловедения - металловедение, в развитии которого, ведущую роль сыграли российские ученые: Аносов П.П., Чернов Д.К., Курнаков Н.С., Гуляев А.П. и другие.

1.2 Металлы, особенности атомно-кристаллического строения.

Металлы – один из классов конструкционных материалов, характеризующийся определённым набором свойств обусловленных особенностями своего строения: «металлический блеск» (хорошая отражательная способность); пластичность; твердость; высокая теплопроводность; высокая электропроводность и т.д.

Согласно теории 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 свободных электронов «электронного газа».

Все металлы, затвердевающие в нормальных условиях, представляют собой кристаллические вещества, то есть укладка атомов в них характеризуется определённым порядком называемым кристаллическая решетка.

Другими словами, кристаллическая решетка это воображаемая пространственная решетка, в узлах которой располагаются частицы, образующие твердое тело.

Элементарная ячейка – элемент объёма из минимального числа атомов, многократным переносом которого в пространстве можно построить весь кристалл. Элементарная ячейка характеризует особенности строения кристалла.

Рис.1.1. Схема кристаллической решетки