ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Кристаллическое строение реальных металлов и их прочность из "Технология литья жаропрочных сплавов " Кристаллы твердых веществ обычно имеют небольшие размеры. Они состоят из больших чисел кристаллитов. Так, например, частицы нефтяного кокса, применяемого в качестве карбюризатора при производстве жаропрочных сплавов, имеют размер La 1,3 нм, L = 2,3 нм (L - размер частицы). [c.22] Кристал/гическое строение реальных металлов характеризуется неупорядоченным расположением атомов из одного кристаллита-монокристалла, а из большого числа кристаллов - различно ориентированных в пространстве (рис. 7). [c.23] Кристаллы неправильной формы в поликристаллическом агрегате носят название зерен, или кристаллитов. [c.23] Зерна реального металла представляют собой своеобразную мозаику, состоящую из отдельных блоков. [c.23] Они имеют размер порядка I мкм и повернуты друг относительно друга на угол 10 - 15 . [c.23] В отдельных узлах кристаллической решетки moi t отсутствовать атомы, т.е. наблюдаются пропуски (атомные дыры ), кристаллическая решетка может быть искажена (разрежена или уплотнена), поверхностный слой зерна (граница зерна) может изобиловать дефектами и существенно отличаться от сердцевины не только по свойствам, но даже по химическому составу. [c.23] Реальный металл вблизи границы зерна может быть и упрочненным, и ослабленным (рис. 8, 9). Упрочненное состояние поли-кристаллического материала обусловлено искаженнием кристаллической решетки, вызванным действием атомов других металлов ослабление происходит из-за наличия микропустот, а также в результате сосредоточения легкоплавких составляющих и легких примесей, на границах зерен, т.е. кроме зерен основного мета1ла / на границах размещаются зерна инородного металла 2 (см. рис. 8, 9). [c.23] В общем случае ориентация кристаллической решетки в зерне может быть случайной, с равной степенью вероятности может встретиться любая ориентация ее пространства. [c.23] Однако это состояние не является единственным, а иногда поддается регулированию. Например, при прокатке и волочении пластическая деформация в холодном состоянии приводит к преимущественной ориентировке зерен (текстура). [c.23] В отливках при кристаллизации путем очень медленного отвода тепла, а также с помощью других специальных способов (плазменно-дуговой метод или направленная кристаллизация слитков и отливок и др.) может быть получен кусок металла, представляющий собой один кристалл, так называемый монокристалл. [c.24] Характер и степнь нарушения правильности или совершенства кристаллического строения определяют в значительной мере физи-ко-механические свойства металлов. Поэтому следует рассмотреть встречающиеся несовершенства кристаллического строения или, что то же самое, строение реальных кристаллов. [c.24] Одним из видов несовершенств кристаллического строения является наличие незанятых мест в узлах кристаллической решетки, или иначе - вакансий, или атомных дырок . [c.24] Число вакансий при комнатной температуре очень мало по сравнению с общим числом атомов (порядка одна вакансия на 10 атомов), но сильно увеличивается с повышением температуры и вблизи температуры плавления может достигать величины одна вакансия на 10 атомов. [c.24] Места вакансий в атомных узлах кристаллической решетки (рис. 10, а) могут заполнят1х я атомами других металлов (рис. 10, б) или заполнят типа твердого раствора внедрения (рис. 10, о). [c.24] Термодинамический процесс уплотнения кристаллической решетки способствует улучшению физико-механических свойств металлов. Процессы взаимодействия между металлами для заполнения таких пустот наиболее эффективны при условии, если типы кристаллической решетки, параметры и их атомные радиусы однотипные. [c.24] При сравнении механических свойств с данными теоретических расчетов получается, что тсорстинсскаи прочность во много раз превышает практическую прочность металлов. Так, например, теоретический предел прочности железа, полученный расчетным путем (исходя из сил сцепления и теплоты сублимации), равен 56000 МПа, в то время как практический предел прочности железа равен 280 МПа, т.е. превышает в 200 раз, а для некоторых тугоплавких ме1аллов превышает даже в 1000 раз. [c.25] Реа1ьная прочность металлов падает с увеличением числа дислокаций только вначале. Достигнув минимального значения при некоторой плотности дислокаций, реальная прочность вновь начинает возрастать. Такого рода зависимость между реальной прочностью и плотностью дислокаций и других несовершенств схематически представлена на рис. 11. [c.26] Современными методами легирования (т.е. внесения в решетку чужеродных атомов), создающими всякого рода несовершенства и искажения кристаллической решетки, являются методы создания препятствий для свободного перемещения дислокаций (блокирюва-ния дислокаций). К данной технологии относятся способы образования структур с так называемыми упрочняющими фазами, вызывающими дисперсионное твердение, и др. Известны следующие методы п]юизводства дисперсионно-упрочненных сплавов порошковые методы, методы взаимодействия твердого металла с газовой средой (метод окисления и азотирования) и металлургические методы- (плавка и легирование тугоплавкими металлами). [c.27] В качестве дисперсных фаз, упрочняющих жаропрочные сплавы, могли бы использоваться как перспективные твердые высокомодульные ковалентные алмазоподобные кристаллы. Физические свойства их приведены в табл. 3. [c.27] Примечание. Е - модуль Юнга р - нлотность - микротвердость. [c.27] Вернуться к основной статье