Атомно-кристаллическая структура металлов

АТОМНО - КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА МЕТАЛЛОВ [c.4]

В учебном пособии рассмотрены основные разделы курса материаловедения атомно-кристаллическое строение металлов, основы кристаллизации, диаграммы состояния сплавов, а также основные конструкционные. металлы и сплавы на основе железа и цветных металлов. Показана возможность изменения структуры и свойств материалов за счет термической и химикотермической обработки. Большое внимание уделено неметаллическим материала.м, которые находят применение в промышленности. Приведены варианты заданий для выполнения контрольной работы. [c.2]

Методы исследования структуры металлов. При лабораторных исследо-ваниях кристаллической структуры металлов изучается макроструктура, микроструктура и атомная структура. [c.11]

Общее свойство металлов и сплавов — их кристаллическое строение, характеризующееся определенным закономерным расположением атомов в пространстве. Для описания атомно-кристаллической структуры используют понятие кристаллической решетки, являющейся воображаемой пространственной сеткой с ионами (атомами) в узлах. [c.8]

Величина Do явно зависит от атомной массы М и кристаллической структуры металла после затвердевания она может быть выражена так [c.81]

G точки зрения электронного строения и атомно-кристаллической структуры наиболее перспективными соединениями для дисперсионного упрочнения тугоплавких металлов должны быть такие, которые при диссоциации в жидком и твердом металле образуют ионы, идентичные ионам металла, с которым они взаимодействуют. Тугоплавкие карбиды, нитриды, окислы, бориды (например, Zr , HfN, V , ZrB и другие) построены из р -ионов, перекрытие орбита-лей которых приводит к сильным коротким сг-связям, играющим важную роль в образовании ОЦК структур металлов IV—VI групп. Важнейшим условием является тугоплавкость и термодинамическая устойчивость таких соединений, повышающаяся при возрастании разности электроотрицательностей неметаллического элемента (В, С, N, О) и переходного металла. [c.114]

Важность процессов зарождения, размножения и перераспределения дислокаций (и вообще дефектов атомно-кристаллической структуры) при трении не вызывает сомнений. Роль дислокационных процессов наглядна проявляется в изменении характеристик трения и износа различных материалов (стм. п. 3 данной главы). Основная сложность интерпретации непосредственной роли изменений плотности несовершенств структуры металлов и сплавов в механизме трения и изнашивания определяется труд-ностью анализа деформационных процессов вследствие их локализации В ТОнких поверхностных слоях и высокой неоднородности деформации вдоль профиля поверхности. [c.52]

Наличие переломов на кривой р (t) является следствием изменения степени искажения атомно-кристаллической структуры. Известно, что трещины и пустоты снижают микронапряжения в металле и связанную с ними ширину дифракционной рентгеновской линии. Расстояния между впадинами на кривой 3 (t), указывающими на наличие трещин, равны 10—20 мкм. Такие же величины получены в работе [129] при определении толщины чешуек изнашиваемого металла по известным из теории дислокаций соотношениям. I [c.121]

В металлах, используемых обычно в качестве материалов для конструкций, мельчайшие частицы, которые допустимо считать однородными (кристаллические зерна), отличаются в огромном большинстве случаев весьма малыми размерами по сравнению с размерами элементов конструкций. Средний диаметр этих зерен представляет собой величину порядка самое большее нескольких миллиметров, обычно же он составляет всего лишь от 0,1 до 0,01 мм. Для сравнения укажем, что расстояния между атомными частицами в кристаллической решетке измеряются величинами порядка 10 см. Изучение тонкой кристаллической структуры металлов и их сплавов при помощи оптического и электронного микроскопов позволило получить важные сведения относительно влияния структуры на прочностные характеристики металлов, а также обнаружить видимые изменения в зернистой структуре, сопровождающие пластическую деформацию твердых металлов или вызывающие их разрушение. Металл с весьма мелкозернистой структурой обладает обычно большей прочностью, чем тот же металл со структурой крупнозернистой. Так как размер зерна и состояние кристаллической структуры находятся в тесной зависимости от технологии и подвергаются резким изменениям под воздействием механической и термической обработки металла, то очевидно, что эти металлургические факторы оказывают большое влияние на свойства, определяющие механическую прочность металлов. Поскольку, однако, эти факторы не поддаются анализу на основе законов механики, они здесь не рассматриваются, и для ознакомления с ними следует обратиться к курсам физической металлургии ). В дальнейшем о них будет сказано лишь очень кратко. [c.56]

Типичная структура закаленной стали, склонной к замедленному разрушению, наблюдается в участке перегрева околошовной зоны (рис. 6-18). Она характеризуется крупным зерном и соответственно крупными мартенситными иглами, выходящими своими торцами на границы зерен. В результате изменений в пограничных объемах зерен искажается атомное кристаллическое строение металла. Можно предполагать, что по строению и свойствам эти пограничные участки зерен приближаются к аморфным телам. [c.246]

С гораздо большими трудностями пришлось столкнуться при обобщении данных по межатомным расстояниям в кристаллических структурах металлов и сплавов. В первом приближении можно считать, что межатомные расстояния в металлах характеризуют величину диаметра атомов рассматриваемого металла атомный радиус, следовательно, будет равен половине этой величины. Определенные таким путем атомные диаметры приведены на рис. 39. Экспериментальные значения атомных диаметров вместе с типом кристаллической структуры приведены в табл. 3 (см. стр. 48). На рис. 40 показаны атомные радиусы и радиусы одновалентных ионов некоторых металлов. Отметим некоторые особенности, бросающиеся в глаза при рассмотрении этих рисунков. [c.66]

Атомы (ионы) располагаются на таком расстоянии один от другого, при котором энергия взаимодействия минимальна. Этому состоянию соответствует равновесное состояние a . Сближение атомов (ионов) на расстояние, меньшее а , или удаление их на расстояние, большее do, осуществимо лишь при совершении определенной работы против сил отталкивания и притяжения. Поэтому в металле атомы располагаются закономерно, образуя правильную кристаллическую решетку, что соответствует минимальной энергии взаимодействия атомов. Ее следует представлять как мысленно проведенные в пространстве в направлении трех осей координат прямые линии, соединяющие ближайшие атомы и проходящие через их центры, около которых они совершают колебательные движения. Проведенные линии образуют объемные фигуры правильной геометрической формы. Таким образом, элементарная кристаллическая ячейка - это наименьший объем кристалла, дающий представление об атомной структуре металла во всем объеме. [c.274]

Наименьший объем кристалла, дающий представление об атомной структуре металла во всем объеме, называется элементарной кристаллической ячейкой. [c.110]

В главе 8 было показано, что совершенную кристаллическую структуру многих материалов можно представить в виде последовательных одинаковых атомных слоев (плоскостей), расположенных вполне определенным образом. При этом нередко возникают плотноупакованные двухслойные, трехслойные, многослойные структуры. Для металлов и ряда сплавов типичны двухслойная плотная упаковка, соответствующая ГПУ структуре, и трехслойная, соответствующая ГЦК структуре. [c.235]

Кристаллическая структура фаз внедрения определяется соотношением атомных радиусов неметалла (Кх) и металла (Км). Если К.х/Км<59, то атомы металла в этих фазах расположены по типу одной из простых кристаллических решеток кубической (К8, К12) или гексагональной (Г12), в которую внедряются атомы неметалла, занимая в ней определенные поры [c.33]

Если с помощью уравнений (16) и (17) рассчитать величины Оа, то можно обнаружить, что при любых значениях Уд (за исключением случая исчезающе тонких оксидных пленок) получаются значения порядка единиц и десятков мегапаскаль, а в отдельных случаях — до тысяч мегапаскалей. Столь высокие напряжения должны были бы неизбежно вызывать разрушение подложек и оказывать существенное влияние на поверхностное растрескивание, однако в действительности разрущения массивных образцов под действием рассматриваемых напряжений не наблюдается. Факт получения аномально высоких значений при использовании стандартных уравнений для напряжений роста с определенностью свидетельствует о том, что сами эти уравнения недостаточно хорошо описывают реальные системы. При высоких температурах может происходить аккомодация деформаций, связанных с ростом оксида, путем локализованного пластического течения в сплаве или даже в самом оксиде, что приведет к снижению напряжений в обеих фазах до уровня напряжений пластического течения при данной температуре. Одна из основных причин неадекватности уравнений, описывающих напряжения роста, состоит в том, что в них неявно предполагается когерентность межфазной границы между окислом и металлической подложкой. Это означает, что имеет место либо эпитаксия, либо, по крайней мере, когерентное согласование кристаллических решеток фаз, расположенных по обе стороны границы, причем различия атомных объемов должны быть скомпенсированы за счет согласующихся деформаций и напряжений. Хотя определенная степень когерентного согласования на самых ранних стадиях окисления вполне возможна, все же толстые пленки окалины, кристаллическая структура и химический состав которых так сильно отличается от структуры и состава металлов, скорее всего будут отделяться от подложек некогерентной межфазной границей. В этом случае расчеты оа нельзя проводить с помощью уравнений (16) и (17). В действительности аккомодация даже очень существенных различий атомных объемов должна осуществляться в основном в некогерентной границе, в результате чего напряжения роста как в оксиде, так и в подложке будут невелики. [c.30]

Нитриды, большинство карбидов и некоторые бориды переходных металлов являются типичными фазами внедрения и имеют простые кристаллические структуры соотношение атомных радиусов неметалла (г ) и металла (г ) не более 0,59. Если указанное отношение больше 0,59, то образуются более сложные структуры, так как размеры пустот оказываются недостаточными для размещения атомов неметалла, что приводит к искажению структуры [15, 18]. [c.409]

В качестве основных параметров для характеристики атомно-кристаллической структуры металла поверхностного слоя рекомендуются размеры блоков, углы их разориенти-рования. Оценку искаженносги кристаллической решетки металла поверхностного слоя [c.100]

Все, без исключения, металлы в твердом состоянии Kpn TajMHHHbi. Для описания атомно-кристаллической структуры металлов используется понятие пространственной или кристаллической решетки, которая характеризует порядок размещения атомов или ионов многократно повторяющихся в решетке кристаллов в трех измерениях. Размеры элементарной кристаллической ячейки соизмеримы с размерами атомов и исчисляются в ангстре.мах. Кристаллическая решетка представляет собой пространственную периодическую сетку, в узлах которой располагаются атомы или ионы, образующие металл. Следует иметь в виду, что кристаллическое строение имеют не только металлы, но и другие вещества как неорганического, так и органического происхождения, [c.21]

Для характеристики атомно-кристаллической структуры металла поверхностного слоя рекомендуется использовать размеры блоков <Д> (в нм и А ), а также углы их разориентирования щ. Величину искаженности кристаллической решетки оценивают по изменению ее линейных а, Ь, с), угловых а, Р, ) параметров, концентрации вакансий и плотности дислокаций. [c.51]

Предпринимались разные попытки выявить характерные атомные конфигурации в зернограничной структуре, но пути решения этого вопроса удалось найти используя результаты геометрического анализа [164] и моделирования на ЭВМ [165-167], которые позволили выявить те кирпичики , из которых построена любая граница. Оказалось, что существует строго ограниченный набор координационных многогранников, по вершинам которых могут располагаться атомы в границе зерен. Эти многогранники совпадают с берналовскими полиэдрами, предложенными для описания структуры жидкостей и аморфных тел. В работе [168] показано, что многогранники можно разбить на тетраэдры и октаэдры, т. в. на основные элементы, характерные для кристаллической структуры металлов, однако искажения этих тетраэдров и октаэдров по сравнению с правильными формами довольно велики. В отличие от структуры аморфных тел, где атомные полиэдры расположены неупорядочено, в границе полиэдры располагаются в один слой, для них имеются жесткие граничные условия, обусловленные периодичностью кристаллов по обе стороны границы, что приводит к строго упорядоченному построению атомных групп в структуре границ. Упорядоченность структуры характерна для всех границ зерен. [c.89]

ПОГЛОЩЕНИЕ [резонансное гамма-излучения — поглощение гамма-квантов (фотонов) атомными ядрами, обусловленное переходами ядер в возбужденное состояние света < — явление уменьшения энергии световой волны при ее распространении в веществе, происходящее вследствие преобразования энергии волны во внутреннюю энергию вещества или энергию вторичного излучения резонансное — поглощение света с частицами, соответствующими переходу атомов поглощающей среды из основного состояния в возбужденное) ] ПОЛЗУЧЕСТЬ - медленная непрерывная пластическая деформация материала под действием небольших напряжений (и особенно при высоких температурах) ПОЛИМОРФИЗМ — способность некоторых веществ существовать в нескольких состояниях с различной атомной кристаллической структурой ПОЛУПРОВОДНИК (есть вещество, обладающее электронной проводимостью, промежуточной между металлами и диэлектриками и возрастающей при увеличении температуры вырожденный имеет большую концентрацию носителей тока компенсированнын содержит одновременно лонор ,1 и ак- [c.260]

Валентные углы равны 60° для металлических связей в плотных кубических и гексагональных структурах, 70,5° между восьмью металлическими связями вдоль <111> в ОЦК структурах и 90° между шестью ковалентными а-связями в ОЦК решетках К2 = 6). Последние связи — одинарные а-типа, а все металлические связи — резонансного типа, в которых участвуют валентные электроны, приходящиеся на одну связь. Важную роль в формировании кристаллической структуры металлов играют внешние электроны атомных остовов. Число и симметрия спиноворасщепленных р (а )-орбиталей обусловливают ОЦК координацию атомов и возникновение ковалентных связей в направлениях <100>. Отсутствие спинового расщепления р ( )-оболочек означает сферическую симметрию такой невозбужденной оболочки, приводящую к плотной упаковке. [c.36]

В данном выпуске Атомное строение металлов и сплавов изложены физические основы теории металлического состояния. Описываещся электронная и кристаллическая структура металлов и сплавов. Рассматриваются различные типы твердых растворов и промежуточных металлических фаз. Изложены важнейшие положения теории магнетизма и методы практического использования магнитных свойств. [c.4]

Предлагаемая вниманию читателей книга Атомное строение металлов и сплавов является первым из этих выпусков ). Она состоит из пяти глав, в которых рассматриваются основы теории металлического состояния. В первой главе изложены электронная структура атомов, типы межатомной связи, классификация кристаллических структур металлов, аллотропия металлов и их физические свойства, связанные с природой межатомного взаимодействия. Изложение ведется на уровне современных представлений электронной теории металлов. Надо, однако, отметить, что не со всеми положениями автора можно согласиться. В частности, современным представлениям не соответствует утверждение о том, что ковалентные кристаллы являются изоляторами как в твердом, так и в жидком состоянии. Как установлено к настоящему времени, такие ковалентные кристаллы, как кремний и германий, становятся после плавления проводниками, т. е. переходят в металлическое состояние. Некритично излагается также гипотеза Л. Полинга о резонансном характере межатомной связи в металлах переходных групп, в соответствии с которой пять d-орбиталей атомов этих элементов разделяются на две группы — связывающие и атомные. Известно, что указанную гипотезу в настоящее время большинство металлофизиков не разделяет. Желающим детальнее ознакомиться с рассматриваемыми в этой главе вопросами можно рекомендовать помимо уже упоминавшихся трудов книгу В. К. Григоровича Периодический закон Менделеева и электронное строение металлов (изд-во Наука , 1965). [c.7]

Атомные диаметры имеют большое значение для объяснения процессов превоащения в кристаллической структуре металлов. [c.27]

Исполь.юванис таких обошачсний очень удобно при выполнении исследований структур металлов и сплавов. Можно легко определить положение любой атомной плоскости для каждого типа кристаллической решетки. [c.21]

Значительно более сложным оказывается теоретическое объяснение кристаллических структур переходных и редкоземельных металлов, а также неметаллов. Ограничимся лишь следующими простыми представлениями. Для переходных и редкоземельных металлов превалирующим оказался эффект сферической симметрии замкнутых оболочек, определяющих принадлежность структур этих металлов к одной из высококоординационных структур. Последовательность этих структур при изменении атомного номера вдоль М, 4d, Ъй рядов оказывается примерно одинаковой [c.170]

Электронное строение. Заряд ядра и число электронов, нейтрализующих его, играют основную роль в организации структуры кристаллической решетки и большинства свойств металла. Свойства всех элементов являются периодической функцией атомной массы, т. е. числа электронов. В таблице Д. И. Менделеева наиболее типичные металлы, сравнительно легко отдающие электрон, — щелочные — находятся слева в I группе, а наиболее типичные неметаллы, энергично присоединяющие электрон для достройки электронной оболочки, — галогены — находятся справа в VII группе. Металличность элементов возрастает при перемещении влево и вниз таблицы. Вблизи правого верхнего угла находятся полуметаллы мышьяк, селен, германий, сурьма, висмут. Исходя из этого, можно полагать, что все тяжелые элементы, начиная с франция, будут обладать металлическими свойствами и хорошей пластичностью. Важно не только число электронов в атоме, по и строение их оболочек — конфигурация, определяющая кристаллическую структуру и большинство свойств металлов. [c.193]

Кристаллическая структура. Титан является полиморфным металлом и существует в двух аллотропических модификациях, различающихся по структуре атомной решепш. Ниже температуры полиморфного превращения 882,5° С титан существует в виде модификации а, имеющей гексагональную плотноупакован-ную решетку, а выше этой температуры — в виде модификации р с кубической объемноцентрированной решеткой. [c.356]

Описание структурной модели. Результаты представленных в 2.1 экспериментальных исследований, а также приведенные в п. 2.2.1 представления о неравновесных границах зерен являются базисом для разработки структурной модели наноструктурных материалов, полученных ИПД [12, 150, 207]. Предметом этой модели является описание дефектной структуры (типов дефектов, их плотности, распределения) атомно-кристаллического строения наноструктурных материалов, а задачей — объяснение необычных структурных особенностей, наблюдаемых экспериментально высоких внутренних напряжений, искажений и дилатаций кристаллической решетки, разупорядочения наноструктурных интерме-таллидов, образования пересыщенных твердых растворов в сплавах, большой запасенной энергии и других. На этой основе становится возможным объяснение, а также предсказание уникальных свойств наноструктурных материалов (гл. 4 и 5). Вместе с тем, как было показано выше, типичные наноструктуры в сплавах, подвергнутых ИПД, весьма сложны. Более простым является пример чистых металлов, где основным элементом наноструктуры выступают неравновесные границы зерен. Структурная модель металлов, подвергнутых ИПД, может быть представлена следующим образом. [c.99]

Зависимость сопротивления деформированию и разрушению от числа искажений в кристаллической решетке. Атомная решетка реального кристаллического тела имеет разнообразные искажения (дефекты), оказывающие влияние на его прочность. К таким дефектам кристаллического строения металлов и сплавов относятся вакансии, атомы примесей, дислокации, границы зерен и блоков мозаики и микродефекты структуры. Решающая роль в процессах пластической деформацтг тг разрушештя--ттртгадлежит ди юка- -циям. [c.9]

Следовательно, структура металла — это распределение по его объему внутренних напряжений, которые создают дефекты атомно-кристаллического строения эти напряжения имеют электростатическую природу и определяются уровнем некомпенсированности межатомных связей. [c.45]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...