ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Кристаллическое строение металлов из "Металловедение и термическая обработка Издание 2 " Понятие о металлах. Великий русский ученый М. В. Ломоносов первый дал наиболее ясное определение металла. Он писал Металлы суть светлые тела, которые ковать можно . В настоящее время к этому основному признаку металлов следует добавить еще их высокую электро- и теплопроводность. В периодической системе элементов Менделеева (фиг. 1) металлы занимают определенное положение, левее жирной черной черты они составляют примерно всех элементов. Атомы металлов характеризуются малым количеством (1—2) электронов на наружной электронном оболочке. В отличие от металлоидов, атомы металлов легко отдают свои внешние электроны и превращаются в положительно заряженные ионы. Высокая электро- и теплопроводность металлов, способность их быть энергичными восстановителями, как и другие их характерные физические и химические свойства, хорошо объясняются легкостью отрыва у них внешних электронов. [c.20] проведенные А. Г. Столетовым еще в 1889 г. в Москве, показали, что электроны в металле связаны непрочно. В дальнейшем было доказано, что эта связь может быть измерена ионизационным потенциалом, характеризующим. легкость отдачи электрона атомом. Ионизационный потенциал является также периодической функцией порядкового номера элемента в периодической системе Д. И. Менделеева (фиг. 2). Металлы имеют всего один-два электрона на наруж-но1 оболочке, поэтому их ионизационный потенциал невелик. Наименьшие потенциалы имеют щелочные металлы, у которых только один валентный электрон, слабо связанный с атомом. Инертные газы гелий, неон, аргон н т. д. имеют 1аиболее высокие ионизационные потенциалы. [c.20] Основные типы химической связи. Природа xи н чe кoн связи в металлических сплавах была систематизирована и исследована н трудах чл.-корр. АН СССР Н. В.. Агеева. [c.20] Существует четыре типа такой связи (фиг. 3) металлическая, ионная, ковалентная (атомная) и вандервальсовская (молекулярная). [c.20] Примером ионной связи является хлористый натрий, у которого валентный электрон натрия переходит к хлору. Ионы N3+ и С1 связываются электростатическим притяжением. Примером ковалентной (атолгной связи), встречающейся довольно часто и у металлов (особенно у пограничных элементов) является алмаз, у которого атомная связь характеризуется ограничением объединенных электронов последнее и отличает ее от металлической связи. Наконец наиболее слабой связью является вандервальсовская (молекулярная) связь, встречаемая, например, у аргона или между слоями атомов углерода на основаниях гексагональной призмы в решетке графита. [c.22] Методы исследования структуры металлов. Исследование структуры металлов можно производить различными методами, важнейшими нз них являются определение макро-, микро- и атомной структуры. [c.23] Макроструктура определяется невооруженным глазом или с по-л Ощью лупы с небольшим увеличением, не более 10 раз, по простому излому или по шлифованной и протравленной поверхности изготовленного макрошлифа. Несмотря на сравнительную простоту, исследование макроструктуры дает общую картину кристаллического строения металла в больших объемах. Оно позволяет выбрать характерные места для дальнейшего более детального исследования под микроскопом. [c.23] Микроструктура изучается с помощью оптического или электрон 1ЮГ0 микроскопа. Оптический микроскоп позволяет исследовать микроструктуру с увеличениями от 10 до 2000 раз на специально приготовленных образцах (микрошлифах), у которых одна из плоскостей тщательно шлифуется, полируется и протравляется. Исследование структуры металлов с помощью оптического микроскопа очень широко применяется как в научных, так и производственных условиях. [c.23] Исследования кристаллической структуры при больших увеличениях, в десятки и даже сотни тысяч раз, производятся с помощью электронного микроскопа. При этом применяются прозрачные лако- Зые или кварцевые слепки с микрошлифов. [c.23] В настоящее время делаются попытки применить электронный микроскоп и для исследования обычных непрозрачных микрошлифов, т. е. непрозрачных объектов. [c.23] Определение атомной структуры металлов, размещения атомов в кристаллической решетке и измерение расстояний между ними производится путем рентгенографического структурного анализа, основанного на диффракции (отражении) рентгеновых лучей рядами атомов в кристаллической решетке. Как известно из физики, зная длину волны у монохроматического пучка рентгеновых лучей, можно определить расстояние между рядами атомов и воспроизвести пространственное расположение атомов в кристаллической решетке. Таким образом, все эти методы позволяют получить полную картину внутреннего строения металлов и взаимно дополняют друг друга. [c.23] Кристаллические и аморфные тела. Основы кристаллографии, теория кристаллических решеток и гипотеза о закономерном размещении атомов в кристаллах были разработаны в XIX веке выдающимся русским ученым Е. С. Федоровым и продолжены его учениками и последователями. Применение рентгенографического структурного анализа в дальнейшем подтвердило правильность выводов Е. С. Федорова. [c.23] В отличие от кристаллических тел аморфные тела, например, стекло, смола и лаки, имеют неправильное расположение атомов. [c.23] Направление кристаллографических плоскостей кубической системы можно определить относительно осей координат ОХ, 0V и 0Z с помощью отрезков на осях координат, отсекаемых данной плоскостью. Например, отрезки, отсекаемые плоскостью AGE, будут 0G, ОЕ, ОА, которые у кубической системы равны между собой и условно принимаются равными единице, т. е. 1, 1 и 1. Плоскость SG/ отсекает отрезки, равные 1, со и оо. [c.24] Большинство важнейших металлов имеет очень простые решетки центрированную кубическую (фиг. 6, а), плотно сложенную гране-центрированную кубическую (фиг. 6, б) или плотно сложенную гексагональную (фиг. 6, в). [c.25] занимаемый шарами, по отношению к общему объему решетки, большой и составляет у центрированной кубической решетки около 68%, а у плотно сложенных гранецентрирован-ной кубической и гексагональной примерно 74%. [c.25] При плотной упаковке атомов металлическая связь, очевидно, бывает наиболее прочной. [c.25] Кристаллические решетки различных металлов и металлоидов. Полную картину кристаллического строения различных металлов и металлоидов, определенного с помощью рентгенографического структурного анализа, дает фиг. 1, основой которой является периодическая система Д. И. Менделеева, приведенная в таком виде, чтобы более четко выделить металлы. Фигура показывает, что. кроме рассмотренных трех простейших кристаллических систем, наиболее распространенных, существует еще несколько типичных решеток. При этом элементы одной группы и элементы, находящиеся близко друг от друга, часто имеют одинаковый тип решетки. [c.25] На основании фиг. 1 можно сде.лать следующие выводы. [c.25] Вернуться к основной статье