МАТЕРИАЛОВЕДИНИЕ

1. Вопрос первый:

   1. Для кристаллической решетки платины определите координатное число и рассчитайте коэффициент укладки.

гранецентрированная кубическая (ГЦК)

a=b=c ===90⁰

У ГЦК-решетки элементарной ячейкой служит куб с центрированными гранями. Подобную решетку имеют железо, алюминий, медь, никель, свинец и др. металлы.

При подсчете числа атомов в каждой элементарной ячейке следует иметь в виду, что каждый атом входит одновременно в несколько ячеек. Для ГЦК-решетки, каждый атом, находящийся в вершине куба, принадлежит 8 ячейкам, а атом, центрирующий грань, двум.

Под координационным числом понимается количество ближайших соседей данного атома.

На рисунке в ГЦК решетке атом А (на грани куба) находится на наиболее близком равном расстоянии от четырех атомов 1, 2, 3, 4, расположенных в вершинах куба, от четырех атомов 5, 6, 7, 8, расположенных на гранях куба, и, кроме того, от четырех атомов 9, 10, 11, 12, принадлежащих расположенной рядом кристаллической ячейке. Атомы 9, 10, 11, 12 симметричны атомам 5, 6, 7, 8. Таким образом, координатное число для кристаллической решетки платины равно 12 (К12), а коэффициент укладки – 0,74 , рассчитанный по формуле =

2. Используя решетку платины как модель, объясните физическую природу анизотропии.

Под анизотропией понимается неодинаковость механических и других свойств в кристаллических телах вдоль различных кристаллографических направлений. Она является естественным следствием кристаллического строения, так как на различных кристаллографических плоскостях и вдоль различных направлений плотность атомов различна.

На плоскостях, проходящих через грани ГЦК-решетки, находится меньше атомов, чем на диагональных плоскостях.

Поскольку механические, физические и химические свойства вдоль различных направлений зависят от плотности находящихся на них атомов, то перечисленные свойства вдоль различных направлений в кристаллических телах должны быть неодинаковыми.

Анизотропия проявляется только в пределах одного монокристалла или зерна-кристаллита. В поликристаллических телах она не наблюдается из-за усреднения свойств по каждому направлению для огромного количества произвольно ориентированных друг относительно друга зерен. Поэтому реальные металлы являются квазиизотропными телами, т. е. псевдоизотропными.

2. Вопрос второй:

   1. Определите модуль вектор Бюргерса винтовой дислокации, образованной сдвигом в направлении пространственной диагонали примитивной кубической решетки с параметром «а».

Винтовую дислокацию можно определить как сдвиг одной части кристалла относительно другой.

Вектор Бюргерса – это число параметров решетки по разные стороны дислокации (вектор – в). У винтовой дислокации вектор Бюргерса равен межатомному расстоянию и параллелен дислокационной линии.

Вектор Бюргерса винтовой дислокации, образованной сдвигом в направлении пространственной диагонали примитивной кубической решетки с параметром «а» будет равен, а, по формуле │ │=

2. Для ряда таких дислокаций, расположенных с шагом 8а и образующих малоугловую границу кручения вычислите угол разориентировки соседних решеток, объясните, может ли данная граница быть границей субзерен.

Дислокационное строение малоугловой границы.

По формуле D = , рассчитаем - угол разориентировки соседних решеток, 12,404948 градусов.

Исследования строение металлов показали, что зерна в поликристаллах не являются монолитными, совершенными монокрискалами, а состоят из отдельных, так называемых субзерен (блоков), повернутых одно относительно другого на малый угол. Границы субзерен и зерен в металлах принято разделять на малоугловые ( угол разориентировки менее 5⁰) и большеугловые (более 5⁰). Малоугловые границы наблюдаются, как правило, между субзернами и имеют дислокационное строение.

3