- •1. Кристаллическое строение твердых тел. Модель ближнего взаимодействия.
- •1.2 Аморфные тела
- •2. Деформация твердого тела
- •2.1 Растяжение (сжатие)
- •2. Типы кристаллических решёток и их основные характеристики.
- •3. Основные свойства кристаллов: анизотропия и полиморфизм.
- •3. Типы кристаллических решеток у металлов. Полиморфизм и анизотропия металлов. Основные свойства.
- •6. Точечные дефекты. Механизмы их образования. Зависимость равновесной концентрации вакансий от температуры.
- •8. Дислокации. Геометрия и типы дислокаций. Вектор Бюргерса.
- •25. Рекристаллизация и ее типы (первичная, собирательная.) Движущая сила и кинетика рекристаллизационных процессов. Текстура рекристаллизации.
- •53.Рост аустенитного зерна при нагреве. Балл зерна. Наследственно-мелкозернистые и наследственно-крупнозернистые стали.
1. Кристаллическое строение твердых тел. Модель ближнего взаимодействия.
Все вещества могут находиться в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном, переходы между которыми (называемые фазовые переходы) сопровождаются скачкообразными изменениями свободной энергии F (F=U-TS, где U – внутренняя энергия; T – температура; S – энтропия), энтропия плотности и других физических свойств. Четвертым агрегатным состоянием часто называют плазму - сильно ионизированный газ (т.е.газ зараженных частиц - ионов, электронов), обращающийся при высоких температурах (свыше 10^5 К).
Реализация того или иного агрегатного состояния вещества зависит главным образом от температуры и давления, при которых оно находится.
Жидкости и твердые тела относятся к конденсированному состоянию вещества. В отличии от газообразного состояния у вещества в конденсированном состоянии атомы расположены ближе друг к другу, что приводит к их более сильному взаимодействию и, как следствие этого, жидкости и твердые тела имеют постоянный собственный объем. Атомы в твердом теле, для которого в отличие от жидкого тела характерна стабильная, постоянная собственная форма, совершающая только малые колебания около своих равновесных положений. Это приводит
Твердые тела сохраняют не только свой объем, как жидкости, но и форму. Твердые тела находятся преимущественно в кристаллическом состоянии.
Кристаллы – это твердые тела, атомы и молекулы которых занимают определенные упорядоченные положения в пространстве. Следствие этого – правильная внешняя форма кристалла.
Анизотропия кристаллов
Правильная внешняя форма – не единственное, и даже не самое главное следствие упорядоченного строения кристалла. Главное – это зависимость физических свойств от выбранного в кристалле направления. Прежде всего бросается в глаза различная механическая прочность кристалла по разным направлениям. Например, легко расслаиваются по одному направлению кристаллы графита. Когда мы пишем карандашом, такое расслоение происходит непрерывно, и тонкие слои графита остаются на бумаге. Это происходит потому, что кристаллическая решетка графита имеет слоистую структуру. Слои образованы рядом параллельных плоских сеток, состоящих из атомов углерода. Атомы располагаются в вершинах правильных шестиугольников. Расстояние же между слоями сравнительно велико, поэтому связи между слоями менее прочны, чем связи внутри них.
Многие кристаллы по-разному проводят теплоту и электрический ток в различных направлениях. Зависят от направления и оптические свойства кристаллов.
Зависимость физических свойств от направления внутри кристалла называют анизотропией. Все кристаллические тела анизотропны.
Поликристаллы и монокристаллы
Твердое тело, состоящее из большого числа маленьких кристалликов, называют поликристаллическим. Типичные представители поликристаллов – металлы. На первый взгляд их кристаллическое строение никак не проявляется. Большой кусок металла анизотропен. Дело в том, что кристаллики ориентированы друг по отношению к другу хаотически. В результате в объеме, значительно превышающем объем отдельных кристалликов, все направления внутри металлов равноправны и их свойства одинаковы по всем направлениям. Каждый же кристаллик анизотропен.
Одиночные кристаллы называют монокристаллами.