КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МЕТАЛЛОВ. Различают аморфное и кристаллическое строение тел

Различают аморфное и кристаллическое строение тел. В аморфных телах атомы расположены в пространстве хаотически, в кристалличес­ких - закономерно.

Металлы - тела кристаллические. Кристаллическое строение ме­таллов можно представить себе в виде пространственной решетки, в узлах которой расположены атомы (точнее, ионы, так как сво­бодные электроны металлов, перемещаясь от одного атома к другому, образуют как бы "электронный газ").

Наименьший объем кристал­ла, дающий представление об атомной структуре металла в лю­бом объеме, называется элемен­тарной ячейкой. Каждый металл имеет определенный тип кристал­лической ячейки, но чаще всего встречаются три типа: объемно­центрированная кубическая ОЦК, гранецентрированная ГЦК и гексагональная плотноупакованная ГПУ.

В объемноцентрированной кубической ячейке атомы расположены в углах куба и один атом в центре объема куба. Такие ячей­ки имеют металлы: Fe, Cr, W, Mо, Tib, Nb, Ta, Li и др.

В гранецентрированной ку­бической ячейке атомы располо­жены в углах куба и в центре каждой грани. Этот тип ячеек имеют металлы: Fe,Co, Ni, Cu, Ag, Au, Pb и др.

В гексагональной ячейке атомы расположены в углах и в центре шестигранных оснований призмы, а три атома - в средней плоскости призмы. Подобные ячей­ки имеют металлы: Ti, Co, Zn, Cd, Be и др.

Расстояния между соседними атомами в кристаллической решетке называют периодами, или параметрами. Они очень малы, поэтому для их измерения принята особая единица - ангстрем (А), равная 10^-8 см. Период решетки a металлов, кристаллизующихся в кубической системе, находится в пределах от 2,86 до 6,0 А.

Реальные металлы имеют некоторые несовершенства кристалличес­кого строения, а именно точечные, линейные и поверхностные.

Атомы (ионы), расположенные в узлах кристаллической решетки, имеют непрерывное колебательное движение. Они могут сохранять поло­жение равновесия, но могут также перемещаться внутри кристалличес­кой решетки и даже покидать ее, испаряясь. Перемещение атомов ве­щества внутри кристалла называется внутрикристаллической диффузией, а перемещение атомов в его собственной решетке - самодиффузией.

Смещенный с узла решетки атом называется дислоцированным, а оставшееся не занятое атомом свободное место в решетке - вакансией ("дыркой"). Вакансии и дислоцированные атомы приводят к искажению кристаллических решеток. Дислоцированные атомы - это в основном атомы примесных элементов, которые могут замещать атомы в узлах (атомы замещения) или находиться в межузельных порах (атомы внедрения).

Следует отметить, что атомы на границе между зернами имеют ме­нее правильное расположение, чем в объеме зерна. Это поверхностные несовершенства. Само зерно состоит из большого числа разориентиро­ванных на небольшие углы областей (блоков). Такая структура называ­ется блочной, или мозаичной. На границах блоков так же, как и на границах зерен, дислокации возникают в больших количествах.

Наличие в реальных кристаллах большого числа дислокаций и ва­кансий объясняет то, что реальные металлы имеют прочность во много раз меньшую, чем они должны иметь теоретически. Временное сопротив­ление разрыву железа sв = 280 МПа, высокопрочной стали - 1800-2500 МПа, а полученных нитевидных кристаллов чистого железа, в котором вакансии и дислокации отсутствуют, - около 13000 МПа.

В последние годы получены металлы с аморфным строением. Оно образуется в результате быстрого нагрева (лазером или другим кон­центрированным источником тепла) тонких слоев металла до жидкого состояния и сверхскоростного их охлаждения. Такие металлы обладают особыми свойствами, которые резко отличаются от свойств кристалли­ческих металлов. Они могут быть более твердыми и износостойкими, обладать повышенной проводимостью и специальными магнитными свойс­твами.

Дата добавления: 2014-10-08; просмотров: 306; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!