Кристаллические структуры металлов и сплавов

Кристаллическая структура металлов и сплавов может быть в известной мере объяснена на основании оценки величины электронной концентрации (числа валентных электронов, отнесенных к числу атомов, образующих структуру). На это, в частности, обратил внимание Юм-Розери [12], который отметил, что большая часть структур в подгруппах В следует правилу 8 — N, когда каждый атом имеет 8 — N ближайших соседей М — номер группы). Эти представления были развиты Энгелем [13]. Он предположил, что металлические решетки г. д. к., г. п. у., о. ц. к. возникают при наличии 3, 2 и 1 наружных связывающих электронов (5, р). Эмпирически было замечено, что для устойчивости о. ц. к. решетки необходимо иметь 1—1,75 электрона на атом, г. п. у. решетки 1,75—2,25, г. д. к. 2,25—3. При дальнейшем увеличении числа электронов (до четырех) возникает решетка алмаза. Важно подчеркнуть, что, согласно Энгелю, структуру определяют 5- и /7-электроны, но не -электроны, хотя от последних существенно зависит величина энергии связи. Эта точка зрения получила довольно. широкое распространение [5], и мы рассмотрим, исходя из нее, структуру различных элементов периодической системы. [c.39]

Кристаллические структуры металлов и сплавов [c.5]

ВЛИЯНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ НА ПРОЦЕСС ТРЕНИЯ И ИЗНАШИВАНИЯ [c.26]

Кроме того, мы рассмотрели некоторые области применения одноэлектронной теории. В качестве одной из них было решено взять часть важной в практическом отношении проблемы фазовых превращений — задачу об относительной устойчивости различных кристаллических структур металлов и сплавов. Это — очень благодатная тема для человека, приступающего к изучению теории твердого тела. Практически все вопросы, с которыми он столкнется в аналитической форме в ч. 1, он сможет найти в числовой интерпретации в ч. 2. Более того, поскольку проблема устойчивости кристаллов не решена еще до конца, читатель получит возможность ознакомиться с развивающейся областью физики твердого тела, как бы самому принять участие в живом деле . [c.7]

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]

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]

Свойства сплава зависят не только от его хи.мического состава, но также и от строения кристаллов, сложившихся в процессе кристаллизации и последующего охлаждения сплава. При одинаковом среднем химическом составе сплава кристаллы могут иметь различный состав, а также могут различаться по размерам, форме, взаимной ориентировке. Наблюдаемое кристаллическое строение металла и сплава называется его структурой. Структура, наблюдаемая невооруженным глазом, называется макроструктурой. Микроструктура изучается под микроскопом на полированных и протравленных образцах (микрошлифах) при увеличениях в 100—500 и более раз (до 100000). [c.9]

Выше уже говорилось о том, что величина атомов и их относительные расстояния друг от друга в кристаллической решетке определенным образом влияют на тип решетки, образующей твердый раствор. Это говорит за то, что каждый атом имеет определенную величину и что определенные расстояния характеризуют соединение одинаковых или неодинаковых атомов. Ограниченность понятия размера была подчеркнута при обсуждении электронных орбит. Необходимо добавить, что межатомные рас стояния 1не имеют точно фиксированных значений для данного атома они могут изменяться в зависимости от состояния ионизации и типа связи. Тем не менее значения, приведенные в табл. 7-5, могут быть полезными при определении возможных структур металлов и сплавов. Хорошо известно, что атомный объем является периодической функцией атомного номера Z в таблице элементов. Межатомные расстояния в кристаллах элементов обнаруживают подобную же периодичность в зависимости от Z, как показано на рис. 7-9 [Л. 12]. Для кристаллов чистых металлов эти расстояния d получаются непосредственно из геометрии кристаллической решетки, параметр которой а определяется рентгеноструктурным анализом. Таким образом, получаем [c.160]

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]

Рентгеноструктурный анализ дает возможность установить типы кристаллических решеток металлов и сплавов, а также их параметры. Определение структуры металлов, размещения атомов в кристаллической решетке и измерение расстояния между ними основано на дифракции рентгеновских лучей рядами атомов в кристалле, так как длина волн этих лучей соизмерима с межатомными расстояниями в кристаллах. Зная длину волн рентгеновских лучей, можно вычислить расстояние между атомами и построить модель расположения атомов. [c.37]

Возврат протекает при невысоких температурах, изменяет тонкое кристаллическое строение, понижает (на 20—30%) прочность и твердость и повышает пластичность. Возврат снимает оц и ощ в кристаллической структуре зерен без изменения зернистой структуры исходных металлов и сплавов. [c.85]

Во-вторых, жаропрочность материалов определяется с учетом кристаллических структур (ОЦК) тугоплавких металлов. Устойчивость кристаллической структуры, термодинамическая и механическая прочность по крайней мере жаропрочность литейных сплавов в конечном итоге определяются межатомными связями. Образование сильных, коротких металлических связей между ближайшими атомами в плотно упакованных рядах - результат перекрытия орбиталей внешних коллективизированных электронов. Исходя из изложенного ранее нами установлено, что важнейшим резервом повышения жаропрочности сплава является коллективизация электронов тугоплавкими металлами V - VII групп и переходными металлами 5 - 6-го периодов. [c.430]

Часто в процессах пластического деформирования металлов и сплавов одновременно реализуется несколько механизмов. Конкретный вклад того или иного механизма определяется многими факторами, в том числе типом кристаллической решетки, химическим и фазовым составом, структурой металла (сплава), степенью, скоростью, температурой деформации и др. [c.106]

Из вышеизложенного следует, что степень зависимости пластичности от схемы напряженного состояния для различных металлов и сплавов будет различной в зависимости от типа кристаллической решетки, наличия примесей, фазового состава, температуры и скорости деформации, структуры и ряда других факторов, воздействующих на пластичность. Однако независимо от степени влияния гидростатического давления на пластичность металла (сплава) пластичность увеличивается с алгебраическим уменьшением шаровой части тензора напряжения, т. е. с уменьшением величины k= jT — коэффициента жесткости схемы напряженного состояния. В связи с этим для установления количественной связи пластичности с величиной k (или для построения диаграмм Лр—не обязательно проводить испытания в камерах высокого давления. Достаточно знать величины Лр при растяжении ( =1 т/"3), кручении ( =0) и сжатии k——1 . у З). [c.519]

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]

В механизме изменения характеристик механических и триботехнических свойств металлов и сплавов наряду с рассмотренными характеристиками кристаллической и дислокационной структуры важное значение имеет характер распределения напряжений в поверхностном слое поликристаллических материалов. Установлено, что воздействие высокоэнергетическим пучком ионов различного сорта вызывает пластическую деформацию в тончайшем поверхностном слое до нескольких процентов. По мнению авторов [85], такая пластическая деформация может быть обусловлена статическими напряжениями и ударными волнами, образующимися в области каскадов при внедрении ионов. [c.174]

Второй способ повышения реальной прочности металлов заключается в изменении структурного состояния материала при заданном постоянном уровне сил межатомных связей. Низкие значения прочности технических ЛОО металлов и сплавов объясняются неоднородностью структуры — наличием неравномерно распределенных несовершенств кристаллического строения (дислокаций, вакансий, чужеродных атомов) и границ зерен, а также металлургических дефектов (пор, химической неоднородности и т. д.). Это приводит к резкому снижению энергоемкости металла ( мех вследствие неоднородного характера поглощения энергии различными объемами металла, т. е. к уменьшению величин 1 5 и п [см. уравнение (10)]. [c.22]

При термической и химико-термической обработке металлов и сплавов происходят сложные физико-химические процессы и появляется возможность возникновения как явных дефектов (закалочные трещины, окисление), так и отклонений от требуемых параметров (структуры, твердости). Кроме того, в кристаллической решетке при кристаллизации и структурных изменениях возни- [c.468]

После обзора и оценки данных по влиянию излучения на конструкционные материалы становится ясно, что в результате облучения происходят многие резко выраженные изменения их свойств. Эти изменения свойств имеют отношение к конструкционным характеристикам металлов. Переменными, влияющими на степень изменения свойств конструкционных металлов и сплавов, являются кристаллическая структура, величина зерна, химический состав, температура плавления, а также технология изготовления и термическая обработка. Помимо этого, на свойства конструкционных материалов влияют условия облучения в реакторе плотность потока нейтронов, величина интегрального потока, температура облучения, напряженное состояние и окружающая образец среда. [c.274]

Важнейшим физическим фактором, определяющим сопротивление металлов и сплавов действию нагрузки и температуры, является их микростроение. Под этим термином следует понимать кристаллическую структуру, т. е. тип кристаллической решетки, а также величину зерен, их субструктуру (размер субзерен и разориентировку между ними), наличие частиц второй фазы, их количество, размеры, форму и распределение. [c.224]

Электронная металлография и рентгенография помогли специалистам понять структуру металлов и их сплавов, в частности своеобразного чуда природы — стали. Новое направление научного поиска — получение кристаллической структуры нитевидных кристаллов — усов , не испорченной легированием и термомеханической обработкой, внесет существенный вклад в решение проблемы композиционных материалов. [c.142]

Участок Ьс представляет упрочнение металлов и сплавов вследствие увеличения числа несовершенств в кристаллической структуре. С увеличением плотности дислокаций уменьшается расстояние между дислокациями, а это приводит к усилению взаимодействия дислокаций между собой и с другими дефектами решетки. При этом сопротивление движению дислокаций возрастает, а следовательно, возрастает и сопротивление деформации (упрочнение), прочность металла увеличивается. [c.10]

Наклеп металлов в процессе пластической деформации с точки зрения отдельных дислокаций пока не исследован. Многие из современных дислокационных теорий не дают ясного представления о том, например, связано ли упрочнение при пластической деформации в основном с взаимодействием дислокаций или же с нарушениями, которые остаются в плоскостях скольжения на месте передвижения дислокаций. Несмотря на то, что имеющиеся данные по изучению свойств пластически деформированных металлов и сплавов пока не позволяют достаточно полно представить физическую картину процесса упрочнения, все же, по-видимому, относительная роль показателей тонкой кристаллической структуры в процессе упрочнения изменяется в зависимости от способа и стадии упрочнения, а также от свойств материала. [c.112]

Рекристаллизация. Первичная рекристаллизация — процесс изменения структуры деформированных металлов и сплавов при их нагреве, следующий за полигонизацией. Рекристаллизация представляет собой перераспределение атомов металла в новое кристаллическое образование, обеспечивающее снижение объемной энергии деформированных зерен за счет уменьшения числа дефектов структуры и восстановление структуры и свойств недеформированного материала. [c.133]

Изменение энергии, структуры и свойств деформированных металлов и сплавов при нагреве. Кристаллическая решетка пластически деформированного металла обладает большим количеством энергии, чем недеформированного, поэтому состояние наклепанного металла является термодинамически неустойчивым. [c.136]

При пайке железа медью с разными зазорами структура, формирующаяся при затвердевании расплава, оказывается при прочих равных условиях различной в малых и больших зазорах. В широких зазорах (0,5—2 мм) кристаллизация происходит с образованием развитой дендритной структуры и имеет характер объемного затвердевания. Содерл<ание железа в осях дендритов достигает 4%, а на периферии падает до 2—2,5 % (массовые доли). Смена форм затвердевания с изменением размера зазора вызывается изменением условий кристаллизации. Согласно существующим представлениям тип кристаллизации сплавов определяется градиентом температуры расплава, а такл<е величиной и протяженностью области концентрационного переохлаждения вблизи фронта кристаллизации. При прочих равных условиях уменьшение зазора, а следовательно, слоя кристаллизующейся жидкости, начиная с определенного момента, приводит к таким изменениям указанных факторов, что дендритная форма кристаллов постепенно уступает место ячеистой, а последняя — преобладающему росту кристаллов с гладкой поверхностью. Окончательная кристаллическая структура металла шва не соответствует первоначальным формам роста кристаллов. Новые границы зерен в шве пересекают в произвольных направлениях дендритные и ячеистые кристаллы. При больших зазорах имеются участки, где вторичные границы совпадают с пограничными зонами первичных дендритов. При малых зазорах структура шва по ширине представляет собой один слой зерен. Возникновение вторичной структуры в литых сплавах связывается с образованием при кристаллизации большого числа дефектов (дислокаций и вакансий), способных перемещаться и группироваться в определенных участках затвердевающего металла. [c.34]

Увеличение прочности достигается созданием соответствующих композиций сплавов и технологии обработки. При этом происходит изменение состава и природы фаз, образующих сплав, их количества и размера, характера распределения дислокации и других дефектов кристаллического строения. Поэтому устанавливают связь между структурой и конструктивной прочностью металлов и сплавов. [c.110]

В таблице 7-4 дается сравнение характеристик сверхпроводимости и механических свойств сверхпроводников из аморфных сплавов на основе переходных металлов и сплавов со смешанной аморфно-кристаллической структурой. Приведены также данные [c.222]

Точное определение параметров элементарной ячейки имеет большое практическое значение при изучении состава, структуры и физико-химических свойств многих кристаллических материалов, особенно металлов и сплавов. Так, непрерывная регистрация изменений параметров решетки по мере изменения температуры позволяет определить коэффициент теплового расширения. Зависимость параметров элементарной ячейки от наличия примесей в исследуемом веществе дает возможность определить состав твердых растворов и фазовые границы на диаграммах равновесия. С помощью точно измеренных размеров элементарной ячейки можно определить плотность, а также молекулярные веса кристаллов. Даже весьма незначительные изменения параметров решетки позволяют выявить причины появления внут- [c.46]

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]

Поглощение — это процесс перехода энергии колебаний в тепловую, обусловленный трением колеблющихся частиц. Поглощение будет тем больше, чем больше частота колебаний. При рассеянии происходят преломление и трансформация ультразвуковых волн. Рассеяние обусловлено кристаллической структурой металлов и сплавов. При прохождении ультразвуковой волны через границь кристаллов волна частично отражается, преломляется и трансформи- [c.143]

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]

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]

Определение структуры металлов и типа кристаллической решетки при помощи рентгеновских лучей основано на диффракции (отражении) рентгеновских лучей рядами атомов кристаллической решетки. Зная длину волны рентгеновых лучей, можно определить расстояние между рядами атомов и расположение их в пространстве. Установление атомной структуры металлов и сплавов весьма существенно для понимания физической природы явлений, происходящих при изменении состояния металла в процессе его обработки. [c.109]

Настоящая книга представляет собой учебник по термической обработке металлов для машиностроительных техникумов. Для изучения термической обработки по этой книге от учащегося требуется знание основ металловедения в объеме книги А. И. Самохоц-кого и М. П. Кунявского Металловедение или книги М. С. Ароновича и Ю. М. Лахтина Основы металловедения и термической обработки. или книги Б. С. Натапова Металловедение , представляющих собой также учебники для техникумов. Предполагается, что учащийся хорошо знаком с основными типами двойных диаграмм состояния, с кристаллическим строением металлов и сплавов, с элементарными структурами сталей и чугунов, с методикой металлографического исследования и с механическими испытаниями. Эти вопросы в настоящей книге не рассматриваются вовсе. Не рассматривается в настоящей книге и оборудование для термической обработки печи, закалочные баки, закалочные прессы и т. п., так как эти вопросы изучаются в отдельном курсе. В первой главе кратко, но несколько подробнее, чем в упомянутых учебниках по металловедению, рассмотрены классификация и характеристика сталей и диаграмма состояния сплавов железо—углерод. [c.3]

Свойства металлов и сплавов (механические, физические, химические и технологические) зависят от их структуры, а структура, в свою очередь, зависит от обработки (термической, химике- (бойстба термической, холодной и горячей пластической деформации сварки и т. д), химического состава и природы (атомное и кристаллическое строение) металлов и сплавов. [c.5]

Во многих случаях аморфные металлические сплавы упорядочиваются ферромагнитно, несмотря на то, что их кристаллические аналоги являются антиферромагнитными. Это свидетельствует о том, что при аморфизации структуры может измениться характер обменного взаимодействия. Выше отмечалось, что разупорядочива-ние атомной структуры приводит к уменьшению длины свободного пробега электронов проводимости, которая в аморфных металлах и сплавах может иметь порядок межатомного расстояния. Это означает, что значительно понижается вклад обменного взаимодействия через электроны проводимости. [c.374]

Дан анализ структуры и свойств чистых металлов и сплавов, монокристаллов и поликристаллических агрегатов при пластической деформации с привлечением теории дислокаций. Приведены современные физические представления о механизмах пластической деформации, явлений упрочнения, разупрочнения, разрушения, тексту-рообразования в зависимости от типа кристаллической решетки, вида легирования, температуры и скорости деформации, размера зерна, фазового состояния и др. Рассмотрены физические основы разработки новой и усовершенствования суш.ествующей технологии обработки давлением, включая ТМО и обработку в условиях сверхпластичности. [c.2]

Полные обзоры и сравнительный анализ механических свойств при низких температурах большинства металлов и сплавов, имеюнщх практический интерес, приведены в работах [40—42]. В большинстве случаев в качестве методик оценки разрушения использованы испытания на удар по Шарпи и Изоду, на растяжение образцов с надрезом и испытание на внецентренное растяжение. Пользуясь этими данными, можно получить лишь сравнительные характеристики вязкости. Анализ полученных результатов показал, что характеристики разрушения при низких температурах сплавов на одной и той же основе определяются главным образом пределом текучести, а при сопоставлении сплавов разных систем — кристаллической структурой. С увеличением предела текучести вязкость разрущения обычно понижается вследствие уменьшения доли энергии, приходя- [c.23]

В настоящее время многие важнейшие области науки о металле успешно развиваются новыми отраслями науки — физикой твердого тела и физикой металлов. В этом отношении примечательны работы I звe тнoгo советского металловеда и специалиста в области физики металлов акад. Георгия Вячеславовича Курдюмова, ныне директора Института физики твердого тела АН СССР. Акад. Кур-дюмов многие годы успешно изучает фазовые превращения в металлах и сплавах при их нагревании и охлаждении. Им открыты важные закономерности, происходящие в стали при ее зака.тке и отпуске, многое сделано в области изучения кристаллической структуры стали, особенно на уровне кристаллических решеток, т. е. в масштабах, близких к расстоянию между атомами. Возможности для таких исследований открыло применение в современном металловедении рентгеноструктурного анализа, электронной микроскопии и других методов. [c.221]

При облучении электронами или нейтронами в кристаллических металлах и сплавах в больших количествах образуются вакансии и поры, что приводит к снижению их пластичности. В этой связи понятна важность изучения влияния облучения на механические свойства аморфных металлов. Обратимся к табл. 8.3 [29]. В ней приведены значения некоторых механических свойств аморфного сплава PdsoSiao ДО и после облучения нейтронами (доза облучения составляла 5-10 нейтронов на 1 см ). Напряжение разрушения и предельное удлинение, в отличие от кристаллических металлов, почти не изменяются при облучении. Однако модуль Юнга после облучения уменьшается на 10%, что вызывает увеличение упругой деформации. Это же является причиной так называемого разупрочнения . В работе [30], по- таблица 8.3. Влияние облучеян свяш,енной изучению влияния облучения нейтронами на структуру аморфных сплавов, указывается, что при облучении, предположительно, происходит увеличение свободного объема и нарушение ближнего порядка. Однако в целом можно считать, что аморфные металлы по сравнению с кристаллическими Обладают превосходной стойкостью по отношению к нейтронному облучению. [c.241]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...