- •1.Металлы. Строение и свойства металлов. Металлическая связь. Типы кристаллических решёток металлов. Полиморфизм и анизотропия.
- •2.Строение реальных металлов. Дефекты кристаллического строения. Зависимость между плотностью дефектов и прочностью металлов.
- •3.Термодинамические основы фазовых превращений. Процессы плавления и кристаллизации.
- •9. Конструкционная прочность материалов
- •Особенности строения, кристаллизации и свойств сплавов: механических смесей, твердых растворов, химических соединений
- •Классификация сплавов твердых растворов
- •Вопрос 11. Стали
- •Вопрос 12.
- •13Классификация углеродистых сталей.
- •14. Влияние углерода и постоянных примесей на структуру и свойства стали
- •15. Углеродистая сталь обыкновенного качества общего назначения. Химический состав, свойства, обозначение, применение.
- •15Углеродистая сталь обыкновенного качества общего назначения. Химический состав, свойства, обозначение, применение.
- •18. Общая характеристика процесса графитизации. Классы чугунов по структуре металлической основы. Белый и отбеленный чугун.
- •19. Серый, высокопрочный и ковкий чугун. Строение, свойства, условия получения, обозначение, применение.
- •16 Углеродистая качественная конструкционная сталь. Химический состав, свойства, обозначение, применение
- •17. Углеродистая инструментальная сталь. Химический состав, свойства, обозначение, применение.
- •20.Теория термической обработки стали. Фазовые превращения при нагреве. Рост зерна аустенита при нагреве.
- •21.Перлитное и мартенситное превращение
- •22. Влияние то на свойства стали. Виды то.
- •23. Отжиг и нормализация стали. Отжиг первого и второго рода.
- •24. Способы закалки стали, охлаждающие среды.
- •31.Рессорно-пружинные стали
- •34.Инструментальные легированные стали. Общая характеристика, примеры, применение.
- •35. Бронза и латунь. Общая характеристика, обозначение, применение
- •36. Литейные и деформируемые алюминиевые сплавы
- •38 Получение чугуна. Исходные материалы. Сущность процесса доменной плавки
- •39 Устройство и работа доменной печи схема
- •40. Выплавка стали. Исходные материалы, их подготовка. Сущность процесса
- •41 Способы выплавки стали.
- •42 Производство стали в мартеновских печах. Материалы, устройство мартеновской печи(схема). Продукция мартеновского производства.
- •45 Специальные методы литья
- •46. Классификация процессов обработки давлением
- •47. Нагрев при обработке металлов давлением. Понятие о температурном интервале
- •48. Горячая объемная штамповка. Сущность, схемы и способы гош: в открытых и закрытых штампах, их особенности, преимущества и недостатки
- •55.Контактная сварка
- •56. Классификация методов обработки резанием
- •57. Класификация металлорежущих станков
- •61.Классификация этм. Свойства и количественные характеристики проводников.
- •62.Проводниковые материалы и их применение. Материалы с высокой проводимостью. Материалы с высоким удельным сопротивлением. Резистивные материалы. Материалы и сплавы различного назначения.
- •63.Поляризация диэлектриков. Механизмы поляризации. Виды поляризации.
- •67. Электропроводность, фотопроводимость полупроводников
- •68. Классификация полупроводниковых материалов
- •69. Методы получения монокристаллов
- •72. Магнитные материалы их свойства и применение
- •73. Магнитомягкие материалы
- •74. Магнитотвёрдые материалы
1.Металлы. Строение и свойства металлов. Металлическая связь. Типы кристаллических решёток металлов. Полиморфизм и анизотропия.
Металлы – один из классов конструкционных материалов, характеризующийся определённым набором свойств:
«металлический блеск» (хорошая отражательная способность);
пластичность;
высокая теплопроводность;
высокая электропроводность.
Данные свойства обусловлены особенностями строения металлов. Согласно теории металлического состояния, металл представляет собой вещество, состоящее из положительных ядер, вокруг которых по орбиталям вращаются электроны. На последнем уровне число электронов невелико и они слабо связаны с ядром. Эти электроны имеют возможность перемещаться по всему объёму металла, т.е. принадлежать целой совокупности атомов.
Таким образом, пластичность, теплопроводность и электропроводность обеспечиваются наличием «электронного газа».
Все металлы, затвердевающие в нормальных условиях, представляют собой кристаллические вещества, то есть укладка атомов в них характеризуется определённым порядком – периодичностью, как по различным направлениям, так и по различным плоскостям. Этот порядок определяется понятием кристаллическая решётка.
Рис. 1.1.-Схема кристаллической решетки
Основными типами кристаллических решёток являются:
Объемно - центрированная кубическая (ОЦК) (см. рис.1.2а), атомы располагаются в вершинах куба и в его центре (V, W, Ti)
Гранецентрированная кубическая (ГЦК) (см. рис. 1.2б), атомы рассполагаются в вершинах куба и по центру куждой из 6 граней (Ag, Au,)
Гексагональная, в основании которой лежит шестиугольник:
простая – атомы располагаются в вершинах ячейки и по центру 2 оснований (углерод в виде графита);
плотноупакованная (ГПУ) – имеется 3 дополнительных атома в средней плоскости (цинк).
Металлическая связь — химическая связь, которая обусловлена взаимодействием положительных ионов металлов, составляющих кристаллическую решётку, с электронным газом из валентных электронов.
Особенностью металлов является анизотропия свойств кристаллов, т. е. различие свойств кристаллов в разных направлениях.
В кристаллических телах атомы правильно располагаются в пространстве, причем по разным направлениям расстояния между атомами неодинаковы, что предопределяет существенные различия в силах взаимодействия между ними и, в конечном результате, разные свойства. Зависимость свойств от направления называется анизотропией
Чтобы понять явление анизотропии необходимо выделить кристаллографические плоскости и кристаллографические направления в кристалле.
Плоскость, проходящая через узлы кристаллической решетки, называется кристаллографической плоскостью.
Прямая, проходящая через узлы кристаллической решетки, называется кристаллографическим направлением.
Для обозначения кристаллографических плоскостей и направлений пользуются индексами Миллера. Чтобы установить индексы Миллера, элементарную ячейку вписывают в пространственную систему координат (оси X,Y, Z – кристаллографические оси). За единицу измерения принимается период решетки.
Рис. 1.2. Основные типы кристаллических решеток: а – объемно-центрированная кубическая; б– гранецентрированная кубическая; в – гексагональная плотноупакованная
Другими словами, кристаллическая решетка это воображаемая пространственная решетка, в узлах которой располагаются частицы, образующие твердое тело.
Элементарная ячейка – элемент объёма из минимального числа атомов, многократным переносом которого в пространстве можно построить весь кристалл.
Полиморфизм. Способность одного и того же металла образовывать несколько разных кристаллических структур называется полиморфизмом. Различные структурные модификации одного и того же металла называют еще аллотропическими модификациями, а такие превращения под воздействиями температуры или давления называют аллотропическими превращениями.Полиморфизмом обладают железо, кобальт, титан олово, марганец, ванадий, стронций, кальций, цирконий и др.
Железо имеет объемно-центрированную кубическую решетку до температуру 911° С в интервале 1392 – 1539° С, а от температуры 911° С до 1392° С имеет гранецентрированную кубическую решетку. При температуре 768° С происходит изменение магнитных свойств: ниже 768° С железо магнитно, выше 768° С немагнитно.