Особенности строения твердых тел

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ [c.8]

Особенности строения твердых тел [c.9]

Рассмотрим сначала принципиальные особенности строения твердых тел с точки зрения характера внутренних связей между образующими твердое тело основными частицами — ионам , атомами, молекулами. [c.20]

Современное состояние науки не дает возможности создать общие методы расчета, учитывающие все особенности строения реальных тел. Поэтому классическая теория упругости все свои выводы строит на некоторой модели деформируемого твердого тела. Такой моделью, как было указано выше, является идеально упругое тело. Рассмотрим основные свойства, котор ыми наделяется эта модель. [c.8]

Распространение ударных волн в твердых телах по сравнению с газами имеет свои особенности, которые обусловлены различиями во внутреннем строении твердых тел, с одной стороны, и газов — с другой. Силы взаимодействия между атомами и молекулами твердых тел в отличие от газов велики. Сжимаемость твердых тел мала. По этой причине скорость среды за фронтом ударной волны много меньше скорости самой волны. С этой точки зрения ударные волны в твердых телах даже в том случае, когда давление за фронтом составляет сотни килобар, следует считать слабыми. [c.33]

После расшифровки строения металлических кристаллов модель окончательно завоевала себе место под солнцем. И хотя на фоне успехов квантовой механики представление об атомах как о твердых шарах казалось безнадежно устаревшим, наивная модель с успехом продолжала использоваться для объяснения особенностей структуры твердых тел. [c.89]

Два основных фактора должны учитываться при рассмотрении механических свойств поверхностей. Во-первых, сама по себе поверхность представляет двумерный дефект строения твердого тела. Явления эмиссии электронов, сглаживания электронной плотности, появления поверхностных электронных состояний, работа выхода электронов релаксация и реконструкция поверхности, поверхностная сегрегация, диффузия и колебания [11, 12] — таков далеко не полный перечень физических явлений, обусловленных обрывом атомной решетки твердого тела. Во-вторых, концентрация дефектов строения в поверхностных слоях значительно выше, чем в объеме. К ним относятся детали поверхностного рельефа и микротрещины, играющие роль концентраторов напряжений, окисные, адсорбционные и т. п. слои, растворенные атомы окружающей среды, включения (например, частицы абразива), попавшие на предшествующих этапах обработки поверхности. В этих условиях следует ожидать, что прочность особенно чувствительна к структурному состоянию поверхности. [c.14]

Особенности растворения твердых тел и строение растворов [c.13]

Энергии активации диффузионных процессов, как видно, ниже энергии активации химических реакций ввиду того, что молекулы или атомы при диффузии не изменяют своего строения. В данном случае энергия активации будет определяться диффузионной средой и ее строением. Особенно высоки значения энергии активации при диффузии в твердых металлах и других кристаллических веществах. В твердом теле диффузия может происходить [c.298]

Плотнейшие упаковки составляют основу строения большинства кристаллических твердых тел. С точки зрения плотнейшей упаковки особенно просто описываются структуры окислов сульфидов и галогенидов, в которых основу плотнейшей упаковки составляют крупные анионы кислорода, серы и галогенов, а катионы, входящие в химическую формулу кристалла, распределяются в пустотах плотнейшей упаковки по определенному симметричному узору. Отдельные кристаллы отличаются типом плотнейшей упаковки, сортностью и числом заселенных катионами пустот, 30 [c.30]

Взаимодействие поверхности теплообмена с потоками жидкости или достаточно плотного газа рассматривается на основе представлений о теплоносителе как о сплошной среде — континууме. Особенность разреженных потоков газа состоит в том, что механизм их взаимодействия с поверхностями твердых тел можно объяснить только с учетом молекулярного строения газа. Поэтому количественные характеристики этого взаимодействия устанавливаются на основе молекулярно-кинетической теории газов. [c.390]

До сих пор, говоря об испытании образца на растяжение, мы касались только внешней стороны явления, не затрагивая внутренних процессов, происходящих на уровне молекулярного строения. И это естественно, поскольку в основу подхода была положена схема сплошной среды, лишенной каких бы то ни было структурных особенностей. Между тем процессы, происходящие в материале при деформации и разрушении, определяются структурой вещества и принципиально не могут быть объяснены средствами механики сплошной среды. Поэтому их изучение выпадает из класса задач, рассматриваемых в курсе сопротивления материалов. Это - уже вопросы физики твердого тела, построенной на совершенно отличной от сопротивления материалов основе. Тем не менее, изучая сопротивление материалов, необходимо иметь хотя бы самое общее представление о том, что происходит в материале при нагружении и от чего зависят упругость и пластичность. [c.72]

Напряженно-деформированное состояние материала во многом зависит от характера релаксационных процессов, развивающихся в деформированном теле. Релаксационные явления чрезвычайно важны для изучения всех особенностей строения материалов и для научного объяснения многих присущих им свойств. Для раскрытия физической картины напряженного состояния твердого тела понятие о релаксации как о процессе движения системы в направлении термодинамического равновесия вносит много существенного. Наличие напряжений первого, второго и третьего рода и явления релаксации свидетельствуют о том, [c.43]

Поверхность твердого тела, по сравнению с его внутренним строением, имеет ряд особенностей. Любой атом, расположенный внутри твердого тела с идеальной кристаллической решеткой, находится в состоянии подвижного устойчивого равновесия, поскольку для него по всем направлениям интенсивность силового поля одинакова. В ином положении оказываются атомы, которые находятся у поверхности они имеют только односторонние связи, — в тело металла, поэтому их состояние неуравновешенное, неустойчивое они более активны, обладают избыточной энергией (свободной) по сравнению с атомами, находящимися в объеме. [c.49]

Рассеяние и поглощение света наночастицами по сравнению с макроскопическим твердым телом имеет ряд особенностей [370]. Экспериментально наиболее отчетливо они проявляются при изучении большого числа частиц. Так, коллоидные растворы и гранулированные пленки могут быть интенсивно окрашены вследствие специфических оптических свойств наночастиц. Классическим объектом изучения оптических свойств дисперсных сред является золото. Еще Фарадей обратил внимание на подобие цвета коллоидного раствора и пленки золота и высказал предположение о ее дисперсном строении. При поглощении света тонкозернистыми пленками металлов в видимой части спектра появляются пики поглощения, отсутствующие у массивных металлов, в которых оптическое поглощение электронами проводимости происходит в широком диапазоне длин волн X. Например, гранулированные пленки из частиц Аи диаметром 4 нм в области X 560—600 нм имеют отчетливо выраженный максимум поглощения [371, 372]. Спектры поглощения наночастиц Ag, Си, Mg, In, Li, Na, К также имеют максимумы в оптическом диапазоне [10, 373]. Еще одной особенностью гранулированных пленок является уменьшение их поглощения при переходе из видимой в инфракрасную область спектра в отличие от сплошных металлических пленок, у которых оно растет с увеличением длины волны [10, 372, 374—378]. [c.109]

Для выяснения этого необходимо рассмотреть особенности строения аморфных металлов. Качественная двумерная схема деформации кристалла приведена на рис. 8.7,а, а аморфного твердого тела— на рис. 8.7, б. В кристалле при приложении касательного напряжения деформация происходит вследствие того, что дислокация, изображенная в центре рисунка, при своем движении смещает одну часть кристалла относительно другой. Поэтому прочность кристалла определяется подвижностью дислокаций. Напротив, поскольку в аморфном твердом теле не существует кристаллографических Плоскостей, при приложении касательного напряжения к группе [c.229]

Стеклообразное состояние вещества — агрегатное состояние вещества с аморфным строением, формирующееся при затвердевании переохлажденного расплава и обладающее в результате постепенного увеличения вязкости механическими свойствами твердых тел. Переход из стеклообразного состояния в расплав и из расплава в стеклообразное состояние характеризуется температурным интервалом. Обратимость этого перехода является особенностью, которая отличает стеклообразное состояние от других аморфных. [c.12]

Основное достоинство большинства полимерных материалов заключается в сочетании требуемого уровня механических свойств с низкой стоимостью и высокой производительностью при формовании изделий. Механические характеристики полимеров считаются одними из важнейших эксплуатационных показателей в любой области их применения. Поэтому каждый специалист, работающий с этими материалами, должен иметь достаточно четкие представления об их механических свойствах и о влиянии структурных параметров полимеров на их поведение. Полимеры (химическая структура важнейших типов которых приведена в Приложении 1) обладают наиболее широким диапазоном механических свойств среди всех известных материалов. По своему поведению они изменяются от вязких жидкостей и эластомеров до жестких твердых тел. Большое число структурных параметров определяет особенности механических свойств полимеров. Одной из основных задач этой книги является анализ роли этих параметров, среди которых помимо химического состава следует указать следующие молекулярная масса степень разветвленности или сшивания степень кристалличности и морфология кристаллов состав и строение сополимеров (статистических, блок- и привитых) пластификация молекулярная ориентация наполнение. [c.13]

Анализ процессов разрушения материалов на микроуровне предполагает использование методов исследования, основанных на физическом металловедении и физике прочности. При этом модели физики и механики микроразрушений позволяют связать модели сплошных сред и прочность твердых тел с параметрами и дефектами строения кристаллической решетки, а также с микроструктурными особенностями твердых тел [37, 73, 74, 148, 161, 165, 266]. В этой главе мы отошли от механики сплошной бесструктурной среды и рассматриваем реальные материалы с учетом их атомарного строения. [c.17]

Рентгеновские лучи, обладая длинами волн, соизмеримыми с межатомными расстояниями в твердых и жидких телах, проходят сквозь непрозрачные для световых лучей объекты. Проходя сквозь вещество, они воздействуют на электроны атомов, сообщая электронам колебательное движение. Интерференция лучей, рассеянных электронами атомов кристаллического вещества, подчиняется закономерностям, связанным с особенностями строения кристаллов. Показано, что сложное явление интерференции рентгеновских лучей, рассеянных кристаллом, приводит к таким же результатам, какие должно дать зеркальное отражение лучей от атомных плоскостей кристалла. Явление интерференции описывается формулой Вульфа — Брегга пк = 2d sin 9, где п — порядок отражения к — длина волны рентгеновского излучения [c.66]

Не менее важно и научное значение упругих характеристик, так как последние, считаясь структурно-нечувствительными, должны быть глубоко связаны с природой сил сцепления и другими фундаментальными особенностями твердого тела (характер связей, кристаллическое строение и т. п.). [c.87]

Сильные катионы, особенно щелочных металлов, способствуют образованию кристаллических решеток с пониженной координацией. В частности, в присутствии щелочных катионов алюминий из шестерной координации переходит в четверную. С другой стороны, считают, что катионы, образующее стекла — Si Р +, АР+и др., имеют тоже окружение в стекле,что и в кристаллическом состоянии. Так как в охлажденном стекле в значительной мере сохраняется строение расплава и ближний порядок последнего близок к твердому телу, то можно считать, что в щелочном расплаве, богатом ЗЮг и содержащем АЬОз, алюминий находится полностью или частично в четверной координации. Это обусловливает существование в таком расплаве, кроме связей Si — О — Si, связей Si — О — А1. [c.130]

Рассмотрим особенности строения и формы полосы валентного колебания Vs основного тона более подробно. Достаточно сильное расширение ее характерно для газов, жидкостей, растворов и твердых тел. Тем не менее известно, что в газах она меньше, чем в конденсированной фазе. По-видимому, среда играет определенную роль в формировании инфракрасных полос комплексов. Эти достаточно общие закономерности имеют индивидуальные особенности, зависящие от свойств водородной связи. Рассмотрим кратко основные механизмы уширения и сдвига полос валентных колебаний Тз комплексов. [c.158]

В целях объяснения особенностей атомного и электронного строения ЛКС, проявляющихся в эксперименте, в работе [32] проведен теоретический анализ ЛКС в системе Си—О—Ре с использованием кластерного подхода, успешно применяемого в последнее время в качестве не только как способа получения численных результатов при анализе электронной структуры, но и важного метода для выяснения роли ближнего и дальнего порядков при формировании электронной структуры твердых тел. Модель ЛКС рассмотрена как совокупность кластеров Ре—О, расположенных в матрице меди, прослежено изменение электронного строения кластеров железа при окружении их атомами кислорода, введении их в матрицу меди в зависимости от количества атомов железа в кластере и изменении в нем межатомных расстояний металл — металл. Построение используемой модели для кластера Рез приведено на рис. 5.17. Расстояние Ре—Ре выбрано мини- [c.162]

Феноменологические теории призваны не только рассмотреть качественные стороны тех или иных явлений, но и произвести количественное определение их основных характеристик. В то же время они основываются лишь на весьма общих чертах внешнего проявления процессов деформирования твердых тел, не затрагивая особенностей их внутреннего строения. [c.40]

В связи с дефектностью строения твердого тела внешняя среда имеет возможность взаимодействовать со значительными объемами тела, проникая в него на большую глубину. Поверхностные дефекты типа микрощелей, разнообразные микронарушения внутри металла и особенно нарушения в области плоскостей сдвигов являются путями подвода внешней среды к внутренним областям твердого тела. [c.38]

Проделанный выше переход от среднего напряжения по площадке к напряжению в точке связан с воображаемым процессом уменьшения размеров площадки ДР до нуля, необходимым для п )и-менения анализа бесконечно малых. Законность и обоснованность такого формального процесса, как уже указывалось выше, долгое время были под сомнением и являлись предметом дискуссий среди ученых однако приложение полученных основных уравнений теории упругости к решению задач физики довольно быстро показало эффективность разработанных Методов и дало ряд замечательных результатов, подтвержденных опытом это относится прежде всего к области изучения колебаний и распространения волн (например, звуковых) в упругих телах некоторые более простые задачи этого рода освещены в главах IV и IX настоящей книги. Середина XIX века была особенно богата достижениями в смысле развития теории упругости и получения решений задач, важных для физики и техники здесь главную роль сыгралк работы крупнейшего французского исследователя Сен-Венана и его учеников. В этих условиях постепенно исчезли сомнения в физической обоснованности метода теории упругости, оперирующего как бы с непрерывной, сплошной средой с этой точки зрения иногда говорят, что теория упругости основывается на гипотезе сплошного строения твердых тел. При этом, конечно, нельзя забывать, что такая гипотеза является только рабочей гипотезой-, она диктуется принятым математическим методом исследования и не вторгается в те области физики, которые непосредственно занимаются вопросами строения тел. [c.12]

Особенности строения, поликристаллических тел и различных сплавов, имеющих гетерогенную структуру, при нагружении и деформации влияют не только на возникновение субмикрорельефа. В процессе деформации таких твердых тел взаимные перемещения могут происходить по границам блоков и зерен. При этом наряду с субмикрорельефом образуется своеобразный микрорельеф, имеющий высоту неровностей на несколько порядков большую, чем у субмикрорельефа [20]. [c.34]

Зонная теория твердого тела удовлетворительно объясняет специфические особенности полупроводникав. Эта теория является следствием применения квантовой механики к проблеме твердого тела, но зонная модель распространяется и на апериодическое поле, свойственное некристаллическим веществам. Наличие жидких и аморфных полупроводников свидетельствует о том, что полупроводниковые свойства в первую очередь определяются природой химической связи данного атома с его ближайшим окружением, т. е. ближний порядок является определяющим. Разумно под термином химическое строение понимать совокупность энергетических, геометрических и квантовохимических характеристик вещества (порядок, длина и энергия связи, рашределение и пространственная направленность электронных облаков, эффективные заряды и т. д.). Но главным в учении о химическом строении является природа химической связи всех атомов, входящих в состав данного вещества. [c.94]

Реальные тела обладают такими механическими свойствами (способность изменять расстояния между точками под действием сил), которые в пределах даже малого объема при переходе от точки к точке изменяются. Более того, если в окрестности ка-кой-либо точки выделить малый объем, то в пределах этого объема можно выделить участки, различные по своим механическим свойствам. Это связано с особенностями микроструктуры тел. Например, в конструкционных материалах можно выделить микрокристаллические об]эазования, которые объединяются между собой по границам этих микрокристаллов, по-разному между собой ориентируясь, в кристаллы. Последние объединяются в зерна со сложной границей. Такая картина вносит в строение материалов различные неоднородности, от которых следует абстрагироваться, что и делается в механике твердого тела введением понятия однородности структуры, которая состоит в том, что в малой окрестности любой точки тела строение однородно и не зависит от размеров малого объема, включающего эту точку. В более детальном описании гипотеза структурной однородности состоит в том, что реальное тело с его сложной микроструктурой, которую определяют расположение атомов н кристаллических решетках, взаимное расположение микрокристаллических образований, объединяющихся в зерна, и т. д., заменяют средой, не имеюш,ей структуры, свойства которой равномерно распределены в пределах любого малого объема. Это эквивалентно тому, что, выделив малый объем тела, его структурные элементы мысленно измельчают до бесконечно малых частиц и потом этой измельченной средой вновь заполняют прежний объем, т. е. в этом однородном теле нет никакой возможности выявить в любом малом объеме какую-либо структуру строения материала. Однако в механике твердого тела рассматривают такие неоднородные по структуре тела, которые состоят из конечного числа конечных объемов, занятых структурно однородными телами. Например, железобетон, в котором бетон и металл порознь считаются однородными, но они занимают конечные объемы. В то же время в механике твердого тела различают однородные и неоднородные тела в том смысле, что механические свойства тел могут быть некоторой функцией коордииат точки (неоднородность механических свойств), хотя в окрестности каждой точки однородность строения сохраняется. Тело будет механически однородным, если его механические свойства не зависят от координат выбора точки тела. [c.19]

Изучением строения изломов и интерпретацией содержащейся в них информации занимается фрактография. Ценность фрактографии как источника информации о механизмах разрущения усиливается тем, что она позволяет однозначно определить источник разрушения. Разработка новых методов изучения поверхности твердых тел каждый раз способствовала развитию фрактографии. Бурный рост фрактогра-фических исследований связан с развитием растровой электронной микроскопии, которая сочетает уникальные возможности одновременного изучения морфологических особенностей рельефа поверхности трещины с разрешением порядка 1,5—2,0 нм, а также химического и кристаллографического микроанализа с разрешением порядка 1 мкм. [c.187]

Специфические (металлические) свойства металлов, прежде всего их высокая тепло- и электропроводность, связаны с особенностями строения атомов металлов и твердых и жидких тел, образованных ими. Твердые металлы анизотропны, причем твердая и ближнего порядка жидкая фазы состоят из положительно заряженных простых ионов, размещенных в узлах кристаллической решетки и связанных между собой электронами (из числа внешних, валентных электронов атома металла), равномерно распределенными в междуионном пространстве, способными перемещаться под действием электрического поля fэлектронный газ). [c.6]

Таким образом, под размерными эффектами в самом широком смысле слова следует понимать комплекс явлений, связанных с изменением свойств вещества вследствие собственно изменения размера частиц и одновременного возрастания доли поверхностного вклада в общие свойства системы. Благодаря отмеченным особенностям строения нанокристаллические материалы по свойствам существенно отличаются от обычных поликристаллов. По этой причине уменьшение размера зерен рассматривается как эффективный метод изменения свойств твердого тела. Действительно, имеются сведения о влиянии наносостоя-ния на магнитные свойства ферромагнетиков (температуру Кюри, коэрцитивную силу, намагниченность насыщения) и магнитную восприимчивость слабых пара- и диамагнетиков, об эффектах памяти на упругих свойствах металлов и существенном изме- [c.13]

Современнь1е представления о фазовых превращениях в твердых телах базируются на концепции об определяющей роли дефектов кристаллического строения в протекании этих процессов. Интерес к этому вопросу особенно возрос в связи с внедрением в практику таких прогрессивных методов упрочнения материалов, как различные виды термомеханической обработки. В основу этих методов положено изменение тонкого строения [c.3]

Характерной особенностью структуры аморфных сплавов является отсутствие кристаллографических плоскостей скольжения. В этой связи для описания механизмов скольжения эффективны модели аморфных сплавов, предполагающие их поликластерное строение. Бакай [419] разработал поликластерную модель аморфных твердых тел, основанную на конструктивном определении класса топологически разупорядоченных структур, сохраняющих достаточно большую общность. Предполагается, что границы кластеров обладают тем же атомным строением, что и слои скольжения. Однако в силу случайной упаковки кластеров и их произвольной формы сквозная трансляционно-инвариантная межкластерная граница отсутствует. С другой стороны, сдвиг по поверхности, отвечающей однородным сдвиговым напряжениям, невозможен без разрывов связей по кластерным границам. Поэтому скольжение путем движения дислокаций происходит вдоль тех участков кластерных границ, где касательные напряжения достигают критического уровня (при этом разрывы происходят в местах концентрации нормальных к границе растя- [c.259]

Если излучающее ядро вместе с твердым телом, в которое оно входит, движется с некоторой скоростью V, то энергия излученного гамма-фотона вследствие эффекта Допплера будет больше энергии перехода U, если излучение произошло в сторону движения, и меньше U, если фотон испущен против движения тела. Измеряя энергию фотонов и зная, какими ядрами они испускаются, т. е. зная U, можно довольно точно определить скорость движения тела. И наоборот, по заданной скорости дсижепия тела, измеряя энергию фотоиа, можно определить энергию перехода U ядра из возбужденного в невозбужденное состояние. Так познают особенности строения самих ядер. [c.172]

Рассеяние и поглощение света наночастицами но сравнения с макроскопическим твердым телом имеет ряд особенностей [195]. Эксперпментально эти особенности наиболее отчетливо проявляются при изучении большого числа частиц. Так, коллоидные растворы и гранулированные пленки могут быть интенсивно окрагпены вследствие специфических оптических свойств наночастиц. Классическим объектом изучения оптических свойств дисперсных сред является золото. Еще Фарадей обратил внимание на подобие цвета коллоидного раствора и пленки золота и высказал предположение о дисперсном строении последней. [c.123]

Анализ накопленных экспериментальных результатов показывает, что в нанокристаллическом твердом теле важную роль играет не только размер зерна (как в изолированных наночастицах), но и структура и состояние границ раздела (границ зерен). Действительно, состояние межзеренных границ в компактных наноматериалах, полученных разными методами, имеет заметные различия. Например, в наноматериалах, полученных интенсивной деформацией, границы зерен отличаются высокой плотностью дислокаций, а в наноматериалах, полученных кристаллизацией, границы зерен могут быть квазиаморфными или иметь сильно искаженное кристаллическое строение. Все эти особенности нужно учитывать при интерпретации свойств компактных наноматериалов. Особенно отчетливо влияние границ раздела на структуру и свойства проявляется в наноматери- [c.190]

Для такого рода объектов можно строить функцию межатомных расстояний, которую в модифицированной, наиболее часто употребляемой форме называют функцией радиального распределения. Исторически именно для этого случая (конкретно — для жидкостей) впервые была предложена в 1927 г. Цернпке и Принсом эта функция [9], которая потом анализировалась Дебаем и Менке [10] и далее была применена также и для газов (особенно в электронографическом анализе строения молекул в парах и газах см. [11 1,5]), и для аморфных твердых тел [12—14,1] (см.также [15 1,1 1, 2]). Позже, в 1935г., появилась работа Паттерсона [1,18], в которой было введено преобразование Фурье интенсивностей рассеяния от кристалла и тем самым было положено начало самому плодотворному применению функции межатомных расстояний. [c.174]

Образовавшиеся покрытия имеют две различные поверхности контакта с внешней средой (газы, жидкости) и твердым телом — подложкой (металл, древесина, пластмассы). На рис. 2.1 приведена схема строения полимерного покрытия, состоящего из трех слоев верхнего (/), промежуточного (2) и нижнего (5) [6, с. 10]. На формирование верхнего слоя покрытия (1) существенное влияние оказывает внешняя среда, так как кислород и влага воздуха обусловливают протекание химических реакций. Проникновение кислорода и влаги в промежуточный (2) и тем более в нижний (< ) слои замедляется. При формировании покрытия, особенно при повышенных температурах, подложка иногда оказывает катализирующее или ингибирующее действие. Поэтому процесс пленкообразования в слое 3 может отличаться от процессов, протекающих в слоях 1 и 2. Этим частично объясняется структурная неоднородность полимерных пленок. Слой 3 (адгезионный слой) обладает анизотропной плоскоориентированной структурой. Молекулярная подвижность в слое 3 затруднена по сравнению со слоями 1 Й 2 из-за фиксирующего действия твердой поверхности. Различие в структуре слоев проявляется в процессе пленкообразования или в недоотвержденной пленке. Химические превращения, протекающие при пленкообразования, оказывают влияние й на формирование структурных элементов в пленке. [c.33]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...