1.3 Классификация видов кристаллических решеток.
Классификация возможных видов кристаллических решеток насчитывает четырнадцать видов. Основными типами кристаллических решеток у металлов являются:
1.Объемно - центрированная кубическая (ОЦК) (см. рис.1.2а), атомы располагаются в вершинах куба и в его центре.
2.Гранецентрированная кубическая (ГЦК) (см. рис.1.2б), атомы располагаются в вершинах куба и по центру каждой из 6 граней.
3.Гексагональная, в основании которой лежит шестиугольник, атомы располагаются в вершинах ячейки и по центру оснований (углерод в виде графита). У плотноупакованной решетки (ГПУ) – имеется 3 дополнительных атома в средней плоскости (цинк).
Рис. 1.2. Основные типы кристаллических решеток: а – объемно-центрированная кубическая;б– гранецентрированная кубическая; в – гексагональная плотноупакованная
1.4 Анизотропия.
Рис 1.3. Кристаллографические плоскости
Неодинаковость свойств кристалла в разных кристаллографических направлениях называется анизотропией. Следовательно, отдельный кристалл - тело анизотропное. Но на практике дело обычно имеют с поликристаллическими телами, состоящими из большого количества различно ориентированных друг к другу мелких кристаллов, образующих кристаллиты или зерна. Поэтому анизотропия в поликристаллическом теле не имеет ярко выраженного характера и свойства как бы усредняются во всех направлениях благодаря различной ориентации мелких кристаллов. В этом случае поликристаллическое тело становится изотропным подобно аморфным телам и приобретает одинаковые свойства во всех направлениях.
1.5 Аллотропия или полиморфные превращения.
Способность некоторых металлов существовать в различных кристаллических формах в зависимости от внешних условий (давление, температура) называется аллотропией или полиморфизмом.
Каждый вид решетки представляет собой аллотропическое видоизменение или модификацию. Примером аллотропического видоизменения в зависимости от температуры является железо (Fe).
Fe: t<911* – ОЦК - α ;
911*<t<1392*– ГЦК -γ ;
1392*<t>1539*– ОЦК - α ; (высокотемпературное превращение)
Примером аллотропического видоизменения, обусловленного изменением давления, является углерод: при низких давлениях образуется графит, а при высоких – алмаз.
Используя явление полиморфизма, можно упрочнять и разупрочнять сплавы при помощи термической обработки. Полиморфные превращения сопряжены с изменением компактности кристаллической решетки и изменением объема вещества. Переход железа из α- в γ-модификацию при температуре примерно 911 °С сопровождается изменением объема на 1,6 %. Плотность γ-железа на 1,05 % больше плотности α-железа, а удельный объем γ-железа соответственно меньше.
1.6 Магнитные превращения
Некоторые металлы намагничиваются под действием магнитного поля. После удаления магнитного поля они обладают остаточным магнетизмом. Это явление впервые обнаружено на железе и получило название ферромагнетизма. К ферромагнетикам относятся железо, кобальт, никель и некоторые другие металлы. При нагреве ферромагнитные свойства металла уменьшаются постепенно: вначале слабо, затем резко, и при определенной температуре (точка Кюри) исчезают (точка Кюри для железа – 768 градусов). Выше этой температуры металлы становятся парамагнетиками. Магнитные превращения не связаны с изменением кристаллической решетки или микроструктуры, они обусловлены изменениями в характере межэлектронного взаимодействия.