ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Кристаллическое и аморфное строение из "Технология металлов и других конструкционных материалов Изд8 " Вещества в твердом состоянии имеют кристаллическое или аморфное строение. [c.16] В аморфных веществах (янтаре, смолах, битумах, кварцевом стекле) атомы расположены беспорядочно, при нагревании аморфные вещества размягчаются и переходят в жидкое состояние в широком интервале температур. [c.16] Подавляющее большинство минералов, все металлы и сплавы имеют кристаллическое строение. Эти вещества при нагреве остаются в твердом состоянии и переходят в жидкое при определенной температуре. [c.16] На рис. 1 показана микроструктура чистого железа (х200). Кристаллические зерна неопределенной формы не похожи на типичные кристаллы — многогранники, поэтому их называют кристаллитами или гранулами. Однако строение кристаллитов столь же закономерно, как и строение развитых кристаллов. [c.17] Металлические кристаллы. Металлическое состояние характеризуется сближением атомов и наличием в комплексе атомов неустойчивых внешних электронов, утративших связь с определенными атомами и свободно передвигающихся между образовавшимися положительными ионами. Это определяет электрические, магнитные и тепловые свойства кристаллов. Это же приводит к упорядочению связи в системе положительных ионов, к образованию так называемой металлической связи, характеризующейся расположением атомов (ионов) по геометрически правильным построениям, внутри которых наблюдается периодическая повторяемость фигур в трех измерениях. Такие построения называют кристаллическими решетками, а пространственные фигуры, определяемые минимальным числом атомов (ионов) и позволяющие путем переноса этих фигур в трех измерениях получить кристаллическую решетку, называют элементарнойячейкой. [c.17] Порядок расположения атомов в решетке может быть различным. Многие важнейшие металлы имеют решетки, расположение атомов в элементарных ячейках которых представляет форму центрированного куба (а-, Р- и 6-железо, а-титан, хром, молибден, вольфрам, ванадий), куба с центрированными гранями (у-железо, алюминий, медь, никель, свинец, (3-кобальт) или гексагональную, как у шестигранной призмы (магний, цинк, рений и др.). [c.17] На рис. 2, а приведена схема элементарной ячейки кубической объемно-центрированной решетки она ограничивается девятью атомами, восемь из которых расположены по вершинам куба, а девятый — в его центре. Повторением этой ячейки путем переносов образуется вся структура кристалла. [c.17] Под пространственной решеткой (в отличие от кристаллической, т. е. атомной, структуры) понимают геометрическую схему данной кристаллической решетки. На рис 2, б приведена часть кубической объемно-центрированной пространственной решетки, ограниченная восемью сопредельными элементарными ячейками узлы, расположенные по вершинам и в центре каждой ячейки, отмечены кружками. [c.18] Элементарная ячейка кубической гранецентрированной решетки (рис. 3, а) ограничивается 14 атомами восемь из них расположены по вершинам куба, шесть — по его граням. На рис. 3, б приведена часть кубической гранецентрированной пространственной решетки, ограниченная восемью сопредельными элементарными ячейками узлы расположены по вершинам и центрам граней куба каждой ячейки. [c.18] На рис. 4 приведена схема элементарной ячейки гексагональной решетки. Она ограничена 17 атомами, из которых 12 расположены по вершинам шестигранной призмы, два атома — в центре оснований и три — внутри призмы. [c.18] На рис. 5 приведена схема кристаллической кубической примитивной решетки (атомы расположены только в вершинах кубов), охватывающая 27 элементарных ячеек. [c.18] Атомы (ионы) не находятся в покое, а непрерывно колеблются около положения равновесия. С повышением температуры амплитуда колебаний увеличивается, что вызывает расширение кристаллов, а при температуре плавления колебания частиц усиливаются настолько, что кристаллическая решетка разрушается. [c.19] Реально структура кристаллов отличается от приведенных идеальных схем, в них имеются дефекты. Точечными, нуль-мерными (по протяженности), дефектами являются пустые узлы, или вакансии (рис. 6, а) и межузельные атомы (рис. 6, б) число этих дефектов возрастает с повышением температуры. Важнейшими линейными (одномерными) дефектами являются дислокации (краевые и винтовые), представляющие как бы сдвиг части кристаллической решетки (см. линию ММ на рис. 6, в). Поверхностные (двухмерные) дефекты определяются наличием субзерен или блоков 1, 2 внутри кристалла (рис. 6, г), а также различной ориентацией кристаллических решеток зерен 3, 4 (рис. 6, д). По границам зерен решетка одного кристалла переходит в решетку другого, здесь нарушена симметрия расположения атомов. Дефекты кристаллов оказывают существенное влияние на механические, физические, химические и технологические свойства металлов (см. пр. 4). [c.19] Анизотропность и спайность кристаллов. В отдельно взятом кристалле свойства различны в разных направлениях. Если взять большой кристалл (существуют методы выращивания крупных кристаллов), вырезать из него несколько одинаковых по размеру. [c.19] Следствием анизотропности кристаллов является спайность, которая выявляется при разрушении кристаллов. В изломах, проходяш,их через кристалл, имеются микроплоскости, что указывает на смеш ение частей зерен под влиянием внешних сил правильными рядами и в определенном направлении, а не беспорядочно, как это имеет место у аморфных веш еств. Эти микроплоскости называются плоскостями спайности по плоскостям спайности силы связи между слоями слабее, чем по другим плоскостям кристалла. [c.20] Аморфные тела и з о т р о п н ы, т. е. все их свойства одинаковы во всех направлениях излом аморфного тела всегда имеет неправильную, искривленную, так называемую раковистую форму. [c.20] Металлы, затвердевшие в обычных условиях, состоят из множества кристаллов, кристаллическая решетка которых по-разному ориентирована, поэтому свойства литого металла приблизительно одинаковы по всем направлениям это называют квазиизотропностью. [c.20] Структура, имеющая ту или иную решетку, называется а л-лотропической формой или модификацией. Различные модификации обозначают греческими буквами а, Р, у и т. д., причем буквой а обозначают модификацию, существующую при температурах ниже первого аллотропического превращения. Аллотропические превращения сопровождаются отдачей (уменьшением) или поглощением (увеличением) энергии. [c.21] Компонент, система, фаза. Компонентом называют химически индивидуальное вещество, т. е. компонентами являются химические элементы и химические соединения. [c.21] Системой называют совокупность веществ в твердом, жидком и газообразном состояниях. Системы бывают простые и сложные. Простая система состоит из одного компонента. Сложная система включает два или несколько компонентов и представляет все возможные количественные сочетания их при различных температурах. [c.21] Вернуться к основной статье