Характеристика аморфных и кристаллических тел

В зависимости от расположения атомов твердые тела делятся на аморфные и кристаллические.

В аморфных телах атомы располагаются без определенной последовательности, (беспорядочно), не образуя кристаллов. При этом свойства у них во всех направлениях одинаковы. О таких телах говорят, что они изотропны. (стекло, смолы, пластилин). Могут быть изотропны и металлы. Их получают при скоростях охлаждения 10⁶ – 10⁷ ˚С/сек в виде тонких лент и мелких частиц. Они обладают высокой твердостью, хорошей коррозионной стойкостью и другими полезными свойствами. При нагревании аморфное тело (металлическое) может перейти в кристаллическое.

В кристаллических телах атомы имеют определенное геометрическое расположение. По разным направлениям свойства их различны. Эта особенность кристаллов, т. е. зависимость свойств от направления называется анизотропией, а тела анизотропными. Анизотропию металлов можно устранить, если кристаллам с помощью соответствующей обработки придать единую ориентацию. Единая ориентация кристаллов называется текстурой, а металл, в котором создана текстура, называется текстурированным.

Типы кристаллических решеток

Наименьший объем кристалла, дающий представление об атомной структуре металла во всем объеме, называется элементарной кристаллической ячейкой (решеткой). Кристаллические решетки разных металлов различают по форме и размерам кристаллических ячеек.

* Простейшим типом кристаллической ячейки является кубическая решетка. В такой простой решетке содержится всего 8 атомов, которые расположены в узлах куба.

ПК

* Объемно-центрированная кубическая решетка. 8 атомов в вершинах куба и один атом в центре куба.

Cr, W, Mb, Va

* Гранецентрированная кубическая решетка. 8 атомов в вершинах куба и 6 в центре каждой грани. Ag, Au, Pb, Pt, Ca

* Гексогональная плотноупакованная. 6-ти гранная призма, содержащая 17 атомов, которые расположены в вершинах этой призмы в центре оснований и 3 атома в средней плоскости призмы. Такую решетку имеют Mg, Zn, Re , Be, Hf

* Тетрогональная решетка. Sn

Размеры кристаллической ячейки характеризуются расстоянием между центрами соседних атомов, расположенных в вершинах ячейки, и называются параметрами или периодом постоянной кристаллической решетки.

Все кубические решетки характеризуются длиной ребра куба и обозначается а.

ГПУ и Т решетки характеризуются 2-мя параметрами: постоянной многоугольника и высотой призмы С или отношением а к с.. Параметр решетки находится от 2 до 6 А (амстрем) 10^-8 см. Является важной характеристикой, так как его изменение приводит к существенному изменению свойств материала.

Понятие полиморфизма

Способность металлов в твердом состоянии изменять тип кристаллической решетки в зависимости от внешних условий (Р, Т) называется полиморфизмом или аллотропией. Эти кристаллические структуры называются аллотропическими формами или модификациями.

Превращения одной аллотропической формы в другую происходит при постоянной температуре, которая называется температурой полиморфного превращения или критической температурой. Такое превращение сопровождается тепловым эффектом, так как затрачивается энергия на перестройку решетки.

Разные аллотропические формы одного и того же элемента принято обозначать греческими буквами α, β, γ и т.д. Например Со_α →450˚С Со_β или Ti_α →882˚С Ti_β

^{ГПУ ГЦК ГПУ ОЦК}