Билет №23
1. Изменение свойств металлических материалов при холодной пластической деформации.
В основе пластической деформации лежит необ-ратимое перемещение одних частей кристалла отно-сит других. После снятия нагрузки исчезает только упругая состав-ляющая деформации. Пластичность (способность металлов перед разрушением прете-рпевать значительную пластическую деформацию) является одним из важней-ших свойств металлов. Благодаря пластичности возмож-на обработка металлов давлением. Пластичность позволяет пере-распределять локальные напряжения равномерно по всему объему металла, что снижает опасность разрушения. Для металлов характерно большее сопротивление растяжению или сжатию, чем сдвигу след-но процесс пластической деформации предс-тавляет собой процесс скольжения одной части кристалла относит другой по кристаллографической плоскости или плоскостям скольжения с более плотной упаковкой атомов, где наименьшее сопро-тивление сдвигу. Скольже-ние осуществляется в результате перемещения в кристалле дислокаций. В результате скольжения кристаллическое строение перемещающихся частей не меняется.
Пластическая деформация способствует упроч-нению металлов, уменьшению плотности, увели-чению электри-ческого сопротивления, умень-шению теплопроводности, снижению устойчивости против коррозии.
Холодную деформацию проводят при температурах ниже температуры рекристаллизации под действием пластической деформации. После снятия нагрузки, превышающей предел текучести, в образце остается остаточная деформация. При повторном нагружении повышается предел текучести металла и снижается его способность к пластической деформации, т.е. происходит упрочнение металла. При деформации зёрна меняют свою форму и ориентировку, образуя волокнистую структуру с преимущественной ориентировкой кристал-лов. Происходит разворот беспорядочно ориентирован-ных зёрен осями наибольшей прочности вдоль направле-ния деформации. Зёрна деформируются и сплющивают-ся, вытягиваясь в направлении действующих сил, образуя волокнистую или слоистую структуру. Чем выше степень деформации, тем больше зёрен получает преимуществен-ную ориентировку, механические свойства, характери-зующие сопротивление деформации, улучшаются, происходит деформационное упрочнение, а способность к пластической деформации снижается.
2. Влияние температуры на электропроводность диэлектриков и проводников.
Электропроводность диэлектриков опреде-ляется в основном перемещением ионов. На концентрацию ионов оказывают влияние: состав ма-териала, температура, облучение материала части-цами высоких энергий. Концентрация подвижных носи-телей заряда в полярных материалах, как правило, выше, чем в неполярных. Это связано с тем, что ионы примесей электрически взаимо-действуют с дипольными моментами полярных молекул, поэтому очистка полярных материалов от примесей затруднена.
При
повышении температуры
энергия системы повышается на величину
kT и вероятность выхода иона из потенциальной
ямы возрастает. Поэтому электропро-водность
диэлектриков при повышении температуры
растет в соответствии с выражением:
γ=γ0exp(Ea/kT),
где: γ0 - удельная электропроводность диэлектрика, константа,
Ea - энергия активации выхода иона из потенциальной ямы,
kT- тепловая энергия системы.
Проводниковые материалы
Основными носителями заряда в металлических материалах являются свободные электроны, появляющиеся при образовании металлической связи. Как известно металлическая связь образуется между атомами элементов с валентной электронной оболочкой заполненной менее чем на половину. В этом случае валентные электроны отрываются от атомов и обнажается полностью заполненная электронная оболочка. При этом валентные электроны становятся свободными, образуя «электронный газ». Ранее мы отмечали, что чем выше плотность электронного газа, тем плотнее упакована кристаллическая решетка металлов. В этой связи следует ожидать что электропроводность металлов с ГЦК решеткой будет выше, чем электропроводность металлов с ОЦК решеткой.
Число свободных электронов не зависит от температуры, при нагреве в области комнатных температур электросопротивление увелич-ся практически линейно.