Кристалл силы связи

Внутри кристалла каждый атом удерживается симметрично направленными силами связи. На свободной поверхности кристалла или жидкости атом неуравновешен вследствие отсутствия связи с одной стороны (вакуум) или из-за ее ослабления. Это вызывает повышение энергии поверхностного слоя кристалла Если для перемещения внутри тела атому необходима энергия wo (см. рис. 1.2), то для выхода в окружающую среду w , причем w >wo. Поэтому для соединения двух монокристаллов в один требуется деформационная, или тепловая, энергия извне, превышающая граничную энергию w . [c.12]

Внутренняя энергия системы есть сумма всей кинетической и потенциальной энергии частиц. Жидкостям и аморфным телам свойствен лишь ближний порядок, а газы имеют беспорядочное расположение частиц при максимальной внутренней энергии системы. Состояние вещества зависит от температуры Т и значения сил межмолекулярного взаимодействия. Энергия теплового движения или так называемая энергетическая температура частиц равна кТ. При высоких температурах значение кТ превосходит энергию взаимодействия молекул и вещество может быть только газом. Напротив, в кристалле частицы связаны сильно и энергия взаимодействия много больше кТ. [c.31]

Заметим, что на упругие и пластические свойства твердых тел оказывает влияние характер сил связи. Ковалентные кристаллы (алмаз, кремний, германий) при комнатной температуре бывают жесткими и хрупкими, так как направленный характер связей препятствует сдвиговому движению, а также мешает перемещению одного атома вслед за другим, как это имеет место при движении дислокаций в решетке. Разрушение начинается прежде, чем дислокации могут обеспечить достаточно большие сдвиги, поскольку их движение затруднено ио сравнению с движением дислокаций в металлах. Ионные кристаллы гораздо более пластичны, если они совершенно чистые (обычные кристаллы могут быть и хрупкими из-за наличия внедренных в них дефектов). Электростатические силы — ненаправленные, и потому ионы могут перемещаться с места на место в той мере, в какой этому мешают их размеры. Металлы, как мы видели выше, наиболее пластичны в них возможно свободное перемещение дислокаций. [c.136]

Свойства кристаллов определяются особенностями строящих кристаллическую решетку атомов и молекул, силами связей и взаимным расположением в пространстве — структурой кристаллов. [c.34]

Ковалентная связь возникает за счет обобществления в пары электронов соседних атомов в кристаллах, атомы которых содержат достаточно большое число электронов во внешних электронных оболочках. Так, например, ковалентными являются кристаллы элементов IV группы таблицы Менделеева С, Si, Ge, ковалентными силами связаны атомы в цепочках Se и Те (VI группа) и т. д. [c.103]

СИЛЫ связи в КРИСТАЛЛЕ. [c.5]

ЗАВИСИМОСТЬ МЕЖДУ НАПРЯЖЕНИЯМИ И ДЕФОРМАЦИЯМИ В ИДЕАЛЬНОМ КРИСТАЛЛЕ. Выражения для сил связи в кристаллической решетке (1) и (2) являются частным случаем общего уравнения Иоффе [c.17]

Исходя из анализа сил связи кристаллической решетки, особенностью деформации кристаллов является также неидентичность их поведения при растяжении и сжатии, ибо (см. рис. I) при растяжении (+Аг) достигается Ртах, а при сжатии (—Аг) нет. [c.20]

Вид периодической функции для х х) совпадает с функцией, используемой в выводе теоретической прочности по Френкелю. Однако существенное различие здесь в определении ф(л ), изменяющейся в пределах Ь/2. Этой функцией описывается взаимное смещение двух атомов, расположенных один против другого по разные стороны от плоскости скольжения в ядре дислокаций, т. е. эта функция описывает смещение атомов в ядре дислокации от участка плоскости скольжения, на котором скольжение произошло, к участку, на котором скольжение не произошло. Ширина этого перехода вдоль плоскости скольжения, в пределах которого смещения составляют i/4, т. е. 50% от общего, носит название ширины дислокации и служит мерой плавности этого перехода. Когда этот переход происходит в интервале (1—2) Ь, дислокация узкая, а когда интервал более 56, дислокация широкая. Широкие дислокации характерны для металлов, узкие — для ковалентных кристаллов типа алмаза с направленным характером связи. Для широких дислокаций характерно меньшее смещение атомов выше плоскости скольжения относительно положений атомов ниже этой плоскости, в связи с чем энергия несовпадения и величина энергии А.Е, расходуемая на преодоление сил связи в ядре дислокации, будут меньше. Поэтому подвижность дислокации возрастает с увеличением ее ширины. [c.62]

Локальное повышение температуры внутри кристаллической решетки столь высоко, что может происходить даже испарение кристалла. В этом случае атом может освободиться от влияния сил связи окружающих атомов, что вызовет его диффузию. Е сли атом, движущийся с большой скоростью, находится вблизи свободной поверхности, он может уйти в окружающую среду (процесс сублимации). [c.53]

Если сплав со столбчатой структурой подвергнуть обработке в магнитном поле, т. е. получить анизотропию частиц выделения, то можно еще повысить магнитную энергию. Рекордная магнитная энергия получена на монокристалле и равна 48-10 дж/м (12,0-10 гс. э), В сплавах системы Fe—Ni—А1—Со коэрцитивная сила повышается при легировании этих сплавов титаном. Влияние титана на повышение коэрцитивной силы связано с измельчением зерна. В сплавах, содержащих титан, затруднено получение столбчатой структуры, следовательно, магнитная энергия их не высока. Однако специальным легированием сплавов, содержащих титан, можно добиться получения столбчатых кристаллов при кристаллизации. У таких сплавов наряду с высокой коэрцитивной силой достигается большая магнитная энергия. [c.225]

Правда, сразу же необходимо отметить, что экспериментальные данные по прочности нитевидных кристаллов отличаются значительным разбросом, а получаемая прочность нитевидных кристаллов того или иного металла, как уже отмечалось, сильно зависит от размера уса и количества дефектов. Поэтому нами были взяты максимальные значения прочности на разрыв для нитевидных кристаллов ряда металлов с ГЦК, ГП и ОЦК решеткой (фиг. 23). Сразу же можно отметить, что экспериментальная прочность хрома, кобальта и никеля далеко не предельная. Видимо, испытанные усы содержали еще значительное число дефектов. Если учесть, что у хрома и железа одинаковая кристаллическая решетка, а силы связи у хрома, оцениваемые величиной F, выше, чем у железа, то очевидно, что и нитевидные кристаллы хрома должны быть прочнее кристаллов железа. Однако пока еще кристаллы хрома получены весьма низкой прочности. Значения Отах для хрома (фиг. 23, табл. 24) подсчитаны по упругим постоянным обычных монокристаллов [188]. [c.107]

Способность кристалла к пластической деформации определяется прежде всего характером сил связи в нем. [c.38]

Вместо того чтобы изучать индивидуальные колебания отдельных частиц, рассматривают их коллективное движение в кристалле как в пространственно упорядоченной системе. Такой подход основан на том, что вследствие действия сил связи колебание, возникшее у одной частицы, немедленно передается соседним частицам и в кристалле возбуждается коллективное движение в форме упругой волны, охватывающей все частицы кристалла. Такое коллективное движение может быть представлено как совокупность синусоидальных волн, называемых нормальными колебаниями решетки. Число различных нормальных колебаний решетки равно числу ее колебательных степеней свободы. Так как кристалл, состоящий из N атомов, представляет собой связанную колебательную систему, обладающую 3N степенями свободы, то в нем может быть возбуждено в общем случае 3N нормальных колебаний, различающихся частотами, направлением распространения и т. д. [c.125]

Учитывая анизотропию свойств кристалла графита, а именно, разницу в силах связи между углеродными атомами, находящимися в соседних базисных плоскостях (7— [c.141]

Кристаллы металла. Связь между атомами в кристалле металла (в кристаллическом зерне или в монокристалле) имеет особенности, отличающие ее от связи между атомами во всех других кристаллических твердых телах, вследствие чего она носит название Связи металлического типа ). В металлах внешние электроны атомов ввиду слабой их связи с ядрами отрываются от последних и образуют так называемый электронный газ коллективизированные электроны), омывающий положительные ионы, которыми являются атомы, лишенные внешних электронов. Между положительными ионами, с одной стороны, и отрицательно заряженным электронным газом, с другой, имеются большие электростатические силы притяжения. Именно электронный газ объединяет положительные ионы в единое целое — металлическое тело. Положительные ионы металла, кроме сил воздействия со стороны электронно го [c.225]

По наиболее существенному для ироцессов, связанных с изменением свойств материалов, критерию (природе сил связи между атомами или ионами и соответствующей кристаллической структуре) различают три основных класса кристаллических твердых тел металлы, ионные кристаллы и ковалентные кристаллы. [c.36]

Изложенные выше данные свидетельствуют о необычайно высокой прочности чистых бездефектных кристаллов. Прочность, измеренная на нитевидных кристаллах, приближается к теоретической прочности идеальных кристаллов, определяемой межатомными силами связи. Для железа эта прочность находится на уровне 1350—1500 кГ мм и в 60—80 раз превышает прочность обычного технического железа. [c.36]

При небольших статич, нагрузках у всех Т. т. наблюдается линейное соотношение между напряжением и деформацией (закон Гука). Упругая деформация обратима — при снятии напряжения она исчезает. Для идеального монокристалла (без дефектов) область обратимой деформации должна была бы наблюдаться вплоть до разрушения, причём предел прочности должен был бы соответствовать силам связи между атомами. Прочность реального кристалла не соответствует силам связи между атомами. [c.45]

Межатомное расстояние d определяется силами связи и меняется в зависимости от того, в каком состоянии связи находятся атомы, ноне более чем на 12—15%. Величина d в молекуле обычно меньше, чем в кристалле. В графите внутри слоя (кова- [c.42]

Теоретическая прочность (сопротивление разрыву межатомных связей) в реальных кристаллах из-за наличия структурных дефектов не достигается. Реальная прочность на два-три порядка ниже теоретической и определяется не столько межатомными силами связи, сколько структурой материала. [c.231]

Причем данная модель и количественная оценка вероятности ее реализации, изложенная в [98], относится к случаю слабой адгезии окисной пленки с кристаллом, когда силами связи на межфазной границе раздела фактически можно пренебречь и рассматривать процесс межфазного проскальзывания (сдвига) между указанными материалами, имеющими различные модули упругости, с образованием дислокаций на межфазной границе раздела типа дислокаций несоответствия. [c.99]

Чтобы разделить кристалл на части, необходимо преодолеть силы сцепления между атомами. Известно, что силы межатомного притяжения при взаимном удалении атомов проходят через максимум. В кристаллах максимизация достигается, когда атомы или их группы удаляются на расстояния, заметно меньшие, чем характерные межатомные промежутки в решетке. Считая, что развал кристалла происходит по всей поверхности отрыва одновременно, можно оценить ожидаемую величину разрушающего напряжения От, т. е. теоретическую прочность вещества, как От = Аа/аЯ, где —модуль нормальной упругости. Да — критическое удаление атомов, характеризующее начало потери устойчивости сил связи, а — межатомное расстояние. [c.62]

Моделью трехмерной неупорядоченной конденсированной системы (жидкой) может слул ить сыпучее тело (шарики, крупа, песок), насыпанное в сосуд и уплотняемое силой тяжести. При легких встряхиваниях сосуда объем пустот уменьшается и плотность системы несколько возрастает. По аналогичной причине— уменьшение объема, пустот — уменьшается объем большинства жидкостей при кристаллизации (—Дy/u 3- -5%) и возрастает координационное число. Увеличение объема, наблюдаемое при кристаллизации некоторых жидкостей, связано с уменьшением координационного числа при переходе жидкость— кристалл. Это уменьшение объясняется образованием "в кристалле направленных связей. [c.63]

Это уравнение позволяет при известных значениях а их вычислить разность молярных теплоемкостей. При известной теплоемкости Ср, которая определяется экспериментально, можно вычислить Су. Разность (Ср—Су) определяется в кристаллах в значительной степени силами связей и составляет около 0,01 кал для кристаллов с прочными связями в решетке и 0,1 кал для кристаллов со слабыми связями. [c.53]

Свойства каждого тела зависят от природы атомов, из которых оно состоит, и от силы взаимодействия между этими атомами, которая в значительной степени определяется расстоянием между ними. В аморфных телах с хаотическим расположением атомов в пространстве свойства в различных направлениях одинаковы, т. е. аморфные тела изотропны. В кристаллических телах атомы имеют правильное расположение в пространстве, причем по различным направлениям расстояния между атомами различны, что предопределяет существенные различия в силах связи между ними и в конечном результате различные свойства. Эта особенность кристаллов, т. е. зависимость свойств от направления, называется анизотропией. [c.90]

Ван-дер-ваальсовы силы слабые (меньше кулонов-ских), короткодействующие, центральные. Типичными представителями веществ являются кристаллы благородных газов и вследствие того, что силы связи малы, эти кристаллы существуют при очень низких температурах. Силы Ван-дер-Ваальса типичны для некоторых анизотропных кристаллов, образующихся из элементов IV—VII групп (см. рис. 3, б) по правилу 8—ЛА. В них между атомными слоями (рядами, молекулами) действуют силы Ван-дер-Ваальса, а между атомами внутри слоев (рядов, молекул) ковалентные связи. [c.10]

Работа, которую необходимо затратить, чтобы разделить кристалл на отдельные достаточно далеко расположенные и не взаимодействующие частицы, определяет внутреннюю энергию кристалла. Эта энергия пропорциональна величине, характеру сил связи и числу связей, т е. обп.ему кристалла. Поверхностная энергия всего кристалла пропорциональна его поверхности. Поэтому диспергирование кристалла, ведуп ,ее к увеличению его поверхности и образованию bo6oahiiIx связей без изменения объема, должно сопровождаться увеличением поверхностной энергии. При соединении двух тел поверхностная энергия уменьшается пропорционально суммарной площади соединившихся поверхностей и может выделиться в виде теплоты или затратиться на подстройку в кристаллической решетке одного кристалла к другому. [c.53]

Кристаллы полимеров отличаются от обычных низкомолекулярных кристаллов (атомных или молекулярных), которые в механическом, кинетическом и термодинамическом см1.1сле являются квазиизотроп-ными, так как силы связей между узлами в направлении различных кристаллографических осей практически не различаются. При кристаллизации линейных полимеров ситуация резко изменяется, так как появляется некоторая преимущественная ось, совпадающая с направлением цепи главн .1х валентностей. В этом направлении связи между узлами ковалентные и равнопрочность всей решетки исчезает. [c.91]

С увеличением температуры и связанного с этим уменьшения п значения и 6r уменьшаются. Однако вызванное тепловым расширением увеличение межионных расстояний приводит к ослаблению сил связи между ионами и поэтому к увеличению их смещения в электрическом поле, а следовательно, к росту e, . Причем такое увеличение намного больше, чем уменьшение за счет теплового расширения. Таким образом, Ег ионных кристаллов с ростом температуры увеличивается (ТК бг>0), как у кристалла Na I (рис. 5.14). [c.154]

Возникло новое направление теории дефектов — моделирование их на быстроде11ствующих ЭВМ ). Идея этого метода заключается в том, что рассматривается небольшая область кристалла — некоторый кристаллит, содержащий обычно от 500 до 5000 атомов. Предполагается, что атомы взаимодействуют между собой и машине задается зависимость потенциала межатомного взаимодействия от расстояния между ними. Обычно для этого выбирается экранированный кулоновский потенциал, потенциал Борна — Майера, Морзе, а также различные их комбинации. Для учета обусловленных электронами проводимости сил связи может быть задано эквивалентное давление на поверхность кристаллита. Таким образом, в этом методе хотя и принимаются во внимание, но явно не рассматриваются изменения в электронной подсистеме при появлении дефекта. Кроме того, следует учесть, что рассматриваемый кристаллит находится в бесконечном кристалле с такой же структурой. Это приводит к необходимости введения дополнительных сил, имитирующих действие окружающего кристалла, или к замене его упругой средой, в которую погружены атомы этой наружной области. [c.89]

По характеру сил связи твердые кристаллические тела можно условно разделить на следующие четыре группы ионные кристаллы (Na l, LiF, окислы и др.), в которых основным видом связи является иониая атомные кристаллы (алмаз, кремний, германий и многие химические соединения), в которых основные связи ковалентные металлические кристаллы. с характерной металлической связью молекулярные кристаллы, в которых связь осуществляется в основном силами Ван-дер-Ваальса. Рассмотрим кратко природу сил связи в этих кристаллах и их основные свойства. [c.15]

В отличие от кристаллов с чисто ковалентным типом связей в кристаллах с заметным вкладом ионной составляющей в силах связи (GaAs, InSb, [c.251]

Физическая прочность кристаллического железа, не имеющего дефектов в решетке, определяется межатомными силами связи. При этом учитывается одновременное участие всех атомов кристалла в сопротивлении отрыву. Теоретические расчеты показывают необычайно высокие значения физической прочности металлов, в десятки и сотни раз иревосходящие величины, получаемые на технических материалах. [c.33]

Дальнейшие расчеты теоретической хрупкой прочности были проведены с учетом особенностей сил связи в различных кристаллических структурах, для чего использовались различные потенциалы типа Морзе (ковалентные кристаллы), Борна с учетом сил Ван-дер-Ваальса (ионные кристаллы), Ленарда— Джонса и другие (см. гл. I). Эти уточненные расчеты Теоретической хрупкой прочности показывают, что для неметаллических кристаллов оценка Орована завышена примерно вдвое. Однако для металлических кристаллов она остается лучшим приближением. [c.280]

Теоретическая оценка напряжения, необходимого для преодоления межатомных сил связи (идеальная прочность на разрыв и идеальная прочность на сдвиг <Тид, Тид — характерные значения, получаемые при рассмотрении бездефектного идеального кристалла) (Гид /10 ТидягС/Ю. [c.99]

В табл. 1 (см. приложение IV) перечислены наиболее интересные кристаллы, отобранные с учетом приведенных критериев. Для каждого кристалла указаны наиболее распространенное название, сокращенное обозначение, химическая формула, рекомендуемые отражения кЫ) и их удвоенное межплоскостное расстояние 2(1. Там, где это возможно, отмечены механические свойства и стабильность кристалла, а также его доступность (в основном поданным работ [10, 14]). У ряда кристаллов наличие единственного большого периода решетки сочетается со слабыми межмолекулярными силами связи в этом направлении, что облегчает изготовление и практическое применение таких кристаллов. Так, кристаллы слюды и бифталатов обладают совершенной спайностью по рабочим отражающим плоскостям, что позволяет получать путем раскалывания пластины больших размеров с ненарушенной поверхностью толщиной до 0,2—0,3 мм и даже до 0,05 мм. Тонкие пластины могут быть упруго изогнуты на относительно крутые радиусы, обеспечивая большую светосилу фокусирующей рентгеновской оптики. Для стабильной работы кристаллов рекомендуется их упругий изгиб с соотношением радиуса к толщине кристалла не менее 10 . [c.309]

Кристаллогеометрические -характеристики каждого металла определяются состоянием электронов в кристалле, в частности их концентрацией, локальной электронной конфигурацией, наличием ковалентной составляюш ей сил связи. Это обстоятельство обусловливает возникновение статических смещений атомов из узлов решетки даже в чистых металлах [3, 193]. Изменение концентрации электронов при легировании доля по приводить к колебанию устойчивости исходной решетки и ее постепенной подготовке к переходу структуры компонента от Л к 5. В результате статические смещения атомов из узлов решетки возрастают, возникает ближний порядок смещений. Эффекты нарастают по мере увеличения концентрации легирующего элемента и вблизи структурного фазового перехода приводят к потере устойчивости решетки в определенных кристаллографических направлениях. Именно поэтому энергия дефекта упаковки при легировании, как правило, снижается, отражая снижение сдвиговой устойчивости решетки в сплаве. Равенство энергии дефекта упаковки нулю, при котором в кристалле наблюдаются широкие дефекты упаковки и переход к двойникова-ВИЮ при пластической деформации, свидетельствует о потере устойчивости решетки в направлении вектора Бюргерса частичной дисло- [c.6]

Возникновение резонансного поглощения при устранении отдачи вследствие связи иона с кристаллической решеткой получило название эффекта Мёссбауэра . Эффект Мёссбауэра широко применяется для изучения индивидуальных свойств ядер и в физике твердого тела для определения сил связи в кристаллах, скорости тепловых движений и др. [c.128]

Действие сил зеркального отображения, которые весьма существенно влияют на характер перераспределения и релаксации дислокационной структуры в тонких металлических пленках толщиной порядка ста и более нанометров (именно это обстоятельство и является в настоящее время наиболее серьезным недостатком прямого физического метода исследования структурных дефектов в кристаллах). Кроме того, как показал теоретический анализ, при одинаковом уровне внешних напряжений по поперечному сечению кристалла в радиусе действия дислокационных сил отображения эффективное напряжение сдвига значительно выше, чем внутри кристалла. В связи с этим поверхностные источники генерируют значительно большее число дислокационных петель и на большее расстояние от источника по сравнению с объемными источниками аналогичных конфигурации и геометрии при одинаковом уровне внешних напряжений. Поскольку скорость движения дислокаций является функцией эффективного напряжения сдвига, то в приповерхностных слоях кристалла скорость движения дисйокацм может существенно превышать скорость их движения в объеме материала. [c.27]

Наблюдая за изменением интенсивности интерференционных линий, можно получить ценные данные о состоянии атомнокристаллической решетки. Следует иметь в виду, однако, что распределение искажений в решетке подчиняется сложному закону поэтому определяемые экспериментально статические и динамические искажения, являясь средними величинами, характеризуют степень искажения решетки в целом и не выявляют действительных отклонений и числа смещенных атомов. Представляет большой интерес определение по изменению интенсивности характеристической температуры, зависящей от сил связи между атомами кристалла. [c.76]

С помощью рис. 2.5 можно наглядно оценить модуль упругости. Силы притяжения, действующие между частицами, являются причиной когезии, т.е. взаимного сцепления частиц в кристалле. Сила Ктат на расстоянии Xi соответствует прочности связи. Если провести через точку А касательную к кривой, модуль упругости Е определяется величиной отрезка, отсекаемого касательной на оси ординат. Анизотропия связей в решетке по различным кристаллографическим направлениям соответствует анизотропии констант упругости. [c.46]

Уже из определения энергии решетки следует, что она представляет собой меру стабильности структуры. Если вещество встречается в двух модификациях, как, например, ромбическая и моноклинная сера, то самой стабильной будет та структура, которая обладает наибольшей энергией решетки. Энергия реи1етки тесно связана и с другими свойствами, например со сжимаемостью, с тепловым расширением, с температурами плавления и кипения, с твердостью и с прочими механическими свойствами кристаллов. При расчете энергии решетки различных кристаллов следует учитывать природу различных сил связи и классифицировать кристаллы по характеру сил связи. [c.70]

Результаты опытов Эггерта и Клейншрода, повидимому, указывают на увеличение относительной светочувствительности (светочувствительность, деленная на поглощательную способность) с ростом длины волны для их эмульсий. Однако это правильно лишь при условии, что коэффициент поглощения крупных кристаллов бромистого серебра равен его значению для мелких кристаллов фотографической эмульсии, что не очевидно. Как хорошо известно из работ Фаянса [13] и его школы, ион серебра в решетке бромистого серебра сильно поляризован. Поэтому существуют различия в распределении энергии связи между ионами внутри кристалла и ионами вблизи его поверхности эти различия в силах связи приводят к различиям в поглощении света. Действительно, недавние измерения, проведенные Барщевским [14] на весьма тонких слоях галоидного серебра, указывают на более сильное поглощение света поверхностью, чем внутренней частью таких слоев ). Поэтому, учитывая большую удельную поверхность эмульсионных микрокристаллов, их светопоглощение может сильно отличаться от поглощения крупных кристаллов, где относительное участие поверхности в поглощении света весьма мало. [c.305]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...