РЕФЕРАТ

на тему:

«Анизотропия»

Содержание

Введение 3

1 Кристаллическое строение металлов и сплавов 4

2 ПОНЯТИЕ О РАБОТЕ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ 8

3 Анизотропия древесины и ее влияние на прочность узловых соединений ферм из клееных элементов 12

Заключение 26

Список использованных источников 27

Введение

Металлы (нем. Metall; первоисточник: греч. metallon шахта, руда, металл) и сплавы в развитии человечества сыграли существенную роль.

В настоящее время сформировалось четкое определение металлов – это вещества, обладающие в обычных условиях характерными свойствами:

- способностью хорошо отражать световые волны (блеск);

- кристалличностью;

- высокими значениями тепло- и электропроводимости;

- отрицательным температурным коэффициентом электрической проводимости.

Не все металлы и не при всех условиях обладают полной совокупностью отмеченных свойств. Металлы являются поликристаллическими телами, для которых характерны некоторые особенности.

Целью данной работы являлось изучение анизотропии.

1 Кристаллическое строение металлов и сплавов

Твердые тела делят на кристаллические и аморфные. Кристаллические тела при нагреве остаются твердыми до определенной температуры (температуры плавления), при которой они переходят в жидкое состояние. Аморфные тела при нагреве размягчаются в большом температурном интервале; сначала они становятся вязкими и лишь затем переходят в жидкое состояние.

Все металлы и их сплавы - тела кристаллические. Металлами называют химические элементы, характерными признаками которых являются непрозрачность, блеск, хорошая электро- и теплопроводность, пластичность, а для многих металлов также способность свариваться.

Для металлов характерно то, что, вступая в химические реакции с элементами, являющимися неметаллами, они отдают последним свои внешние валентные электроны. Это объясняется тем, что у атомов металла внешние электроны непрочно связаны с его ядром. Металлы имеют на наружных оболочках всего 1 -2 электрона, тогда как у неметаллов таких электронов много (5-8).

Чистые химические элементы металлов (например, железо, медь, алюминий и др.) могут образовывать более сложные вещества, в состав которых могут входить несколько элементов-металлов, часто с примесью заметных количеств элементов-неметаллов. Такие вещества называются металлическими сплавами. Простые вещества, образующие сплав, называют компонентами сплава.

Для описания кристаллической структуры металлов пользуются понятием кристаллической решетки. Кристаллическая решетка – это воображаемая пространственная сетка, в узлах которой располагаются атомы (ионы), образующие металл. Частицы вещества (ионы, атомы), из которых построен кристалл, расположены в определенном геометриче­ском порядке, который периодически повторяется в пространстве. В от­личие от кристаллов в аморфных телах (стекло, пластмассы) атомы распо­лагаются в пространстве беспорядочно, хаотично.

Формирование кристаллической решетки в металле происходит следующим образом. При переходе металла из жидкого в твердое состояние расстояние между атомами сокращается, а силы взаимодействия между ними возрастают. Характер взаимодействия атомов определяется строением их внешних электронных оболочек. При сближении атомов электроны, находящиеся на внешних оболочках, теряют связь со своими атомами вследствие отрыва валентного электрона одного атома положительно заряженным ядром другого и т. д. Происходит образование свободных электронов, так как они не принадлежат отдельным атомам. Таким образом, в твердом состоянии металл представляет собой структуру, состоящую из положительно заряженных ионов, омываемых свободными электронами.

Все металлы и металлические сплавы за редким исключением в твердом состоянии – тела кристаллические, атомы (ионы) расположены в металлах упорядоченно друг относительно друга на определенных расстояниях в зависимости от природы металла. Эти расстояния называются параметрами кристаллической решетки.

В аморфных телах атомы расположены не упорядоченно, а хаотично.

Металлы если их кристаллизуют обычным способом – поликристаллические тела, состоящие из большого числа мелких, различимых только в микроскоп зерен (10^-1–10^-6см), различно ориентированных по отношению друг к другу.

Для большинства металлов характерны следующие типы кристаллических решеток:

• объемно-центрированная кубическая (ОЦК);

• гранецентрированная кубическая (ГЦК);

• гексагональная плотноупакованная (ГПУ).

Основные типы кристаллических решеток представлены на рисунке 1.

а – объемно-центрированная кубическая, б – гранецентрированная кубическая.

в – гексагональная плотноупакованная

Рисунок 1 – Типы кристаллических решеток и схемы упаковки в них атомов

В объемно-центрированной кубической решетке (рис. 1, а) атомы расположены в углах и центре куба.

Расстояние между центрами ближайших атомов в элементарной ячейке называется периодом решетки или ее параметром и измеряется в нанометрах.

Период решетки равен а, координационное число К=8, базис решетки равен 2; 8 атомов расположены в углах куба, 1 атом в центре куба принадлежит только одной ячейке. Данный тип решетки имеют металлы К, Na, Li, Та, W, Mo, Fea, Cr, Nb и др.

Кубическая гранецентрированная (ГЦК) решетка представлена на рисунке 1, б. Атомы расположены в вершинах куба и по центру каждой из грани.

Эта решетка характеризуется периодом а, координационном числом К= 12, базисом, равным 4: (1/8) • 8 + ½ • 6 = 4; 8 атомов в углах куба и 6 атомов в центрах граней, каждый из которых принадлежит двум элементарным ячейкам.

Кубическую гранецентрированную решетку имеют следующие металлы: Feγ, Са, Pb, Ni, Ag, Au, Pt, Fe. Y и др.

Гексогональная плотноупакованная (ГПУ) представлена на рисунке 1, в.

Атомы расположены в вершинах и центрах шестигранных оснований призмы, кроме того, три атома находятся в средней плоскости призмы. Периоды решетки — а и с, причем с/а > 1 (например, с/а = 1,633 для Ru, Cd и с/а > 1,633 для Mg, Zn), координационное число К= 12, базис решетки равен 6.

Подобную кристаллическую решетку имеют малопластичные металлы .