- 5 -

Билет 1. Атомно-кристаллическое строение металлов. Типы кристаллических решеток.

Все металлы в твердом состоянии имеют кристаллич. Строение, те атомы расположены упорядоченно и образ-т крист. Решетку.

3 типа решеток:

1 Кубическая объемно – центрированная (оцк) (калий, натрий, литий). Куб, в котором атомы расп. по углам +1в центре.

2 Кубическая гранецентрированная (гцк) (свинец, никель, золото) Куб, в котором атомы расп. по углам + по серединам граней

3 Гексагональная плотноупакованная (ГПУ) (цинк)

Существование одного и того же металла в неск. крист. формах называют полиморфизмом. Полиморфные модификации обозначают α, β, и т д.

Билет 2. Строение реальных кристаллов. Дефекты кристаллического строения (точечные, линейные, поверхностные)

Металлы и сплавы, полученные в обычных условиях всегда состоят из большого числа кристаллов. Их называют зернами. В крист. решетках имеются дефекты (точ, лин, пов).

Точечные: вакансии (отс-е атомов в узлах крист. решетки), межузельные (атомы, находящиеся вне узлов крист. реш.), примесные атомы (занимают в крист. реш. места осн. атомов или внедряются внутрь решетки)

Линейные: 1. Цепочки вакансий или межузельных атомов, 2. дислокации (линии,вдоль и вблизи которых нарушено правильное периодическое расположение плоскостей кристаллов) бывают краевые(предст. границу неполной атомной пл-ти) и винтовые (линия, вокруг которой атомные пл-ти изогнуты по винтовой пов-ти)

Поверхностные: 1. Границы зерен и блоков, 2. Дефекты упаковки (локальные изменения расположения атомных пл-й в кристалле)

Билет 3. Кристаллизация металлов. Механизм кристаллизации.

Кристаллизация (первичная) – переход металла из жидкого состояния в твердое с образованием кристаллической структуры. Образование новых кристаллов в тв. вещ-ве – вторичная.

Кристаллизация состоит из 2х процессов: 1. Зарождение центров кр-ии, 2. Рост кристаллов из этих центров

Кристаллы могут зарождаться самопроизвольно (гомогенная (только в однородном чистом металле) ) или расти на имеющихся центрах (гетерогенная (в реальных ме., где ист. зародышей явл. тв. частицы) ).

Модифицирование - введение в расплавленные металлы и сплавы модификаторов, чтобы получить нужное строение.

Билет 4. Строение сплавов. Твердые растворы, механические смеси, химические соединения.

Сплав – вещ-во, полученное сплавлением 2х или более элементов. Большинство металлов неограниченно растворяются друг в друге, образуя однородный жидкий р-р. В твердом сплаве компоненты могут образовывать: тв. р-ры, мех. смеси, хим. соед-я.

В тв. р-рах компоненты расп-ся один в другом. Атомы сот-т крист. решетку. Тв. р-ры бывают внедрения (атомы растворенного эл-та расположены между атомами растворителя) и замещения (ограниченные и неогр.).

Условия неогр. растворимости: 1. Атомные диаметры должны различаться не более чем на 15%. 2. Атомные решетки должны быть однотипные.

Механическая смесь образуется, если компоненты сплава обладают полной взаимной нерастворимостью и имеют различные кристаллические решетки. Сплав будет состоять из смеси кристаллов составляющих его компонентов. Мех. смесь, образовавшаяся из расплава называется эвтектика. Из тв. вещ-ва – эвтектоид.

Химические соединения. Чаще всего происходит, если элементы сущ-но различаются по строению и свойствам. Особенности: 1. Соотношение чисел атомов AnBm 2. Крист. решетка отлична от решеток компонентов. 3. Св-ва хим. с-я отличны от св-в его компонентов.

Билет 5. Диаграмма состояния для сплавов с неограниченной растворимостью компонентов.

Д.с – графич. изобр-е состояния сплава (фазовый состав и стр-ра) в зависимости от температуры и концентрации. Д.с. отражает равновесное сот-е сплавов.

Фаза – однородная часть системы, отделенная от др. частей системы пов-ю раздела и имеющая одинаковые: хим. сост-я, крист. строение и свойства. Правило фаз (з-н Гиббса) устанавливает завис-ть между числом степеней свободы, числом эл-в, и числом фаз: С=К-Ф+1

Оба компонента неогранич. растворимы и не обр. хим. соединений. Ликвидус – верхняя линия.

Билет 6. Диаграмма состояния для сплавов с отсутствием растворимости компонентов.

Левее т. D –доэвтектические, В D – эвт-й сплав, правее – заэвт.

Оба компонента в жидком состоянии ограниченно растворимы, а в тв. нерастворимы, не обр-т хим. соединений и превращаются в мех. смесь из чистых компонентов.

Билет 7. Диаграмма состояния для сплавов с ограниченной растворимостью компонентов.

Компоненты А и В. Фазы Ж –жидкий расплав, α, β – тв. р-ры, FDG – эвт. линия, CDE – ликвидус, FK – линия предельной растворимости В в А, GN – линия пред. раст-ти А в В

Билет 8. Диаграмма состояния для сплавов, образующих химическое соединение.

Хим. с-е наз-т устойчивым, если при нагревании до темп-ры плавления оно не разлагается.

1) А – АnВm

2)AnBm – B

Компонент А в тв. сот-и не растворяется в AnBm, а компонент В обр-т с AnBm огр тв. р-ры α и β

Билет 9. Правило Курнакова (связь между типами диаграммы и свойствами)

1 – твердость, 2 – электропроводность

Между типом диаграмм состояния и свойствами сплавов существует определенная взаимосвязь и впервые эту связь установил Н.С. Курнаков.

У сплавов, кристаллизующихся с образованием эвтектики во всем диапазоне концентраций, свойства изменяются по линейному закону в интервале между свойствами чистых компонентов (а).

У сплавов, кристаллизующихся с образованием непрерывных твердых растворов, свойства изменяются по кривой с максимум свойств, значительно отличающихся от свойств компонентов (б).

При образовании ограниченных твердых растворов свойства сплавов в области однофазных твердых растворов изменяются по нелинейному закону, а в двухфазной области – по линейному (в).

Если при кристаллизации сплавов образуется химическое соединение, то свойства сплавов при концентрации компонентов, соответствующей образованию этого химического соединения, достигают максимума (или минимума) на кривой изменения свойств с соответствующим изломом кривой. Точка перелома называется сингулярной точкой (г).