Загрузка...
Учебная работа. Реферат: Структура и свойство материалов (из конспекта лекций)
Симметрия
– общее свойство материала. Характеризуется
: 1)
. центром симметрии ( I ), 2).
плоскостью симметрии (m), 3).
осью симметрии (n).
1).
Это некая точка m многогранника, которая хар-ся тем, что при пересечении многогранника отсекает одинаковые части. 2).
Это плоскость, которая пересекает многогранник и разделяет на 2 равные зеркальные части. 3).
Это ось, которая проходит через ось (центр тяжести) при повороте кристалл совмещается сам с собой. n=360/α
(В кристаллах встречаются лишь оси симметрии 1,2,3,4 и 6 порядка. Отсутствуют 5 и 7).
Направление – [ ]; Эквивалентные направления — < >; совокупность плоскостей — { }; Плоскость – ( ).
Гранецентрированная кубическая структура (ГЦК)
– благородные (медь, серебро, золото), многовалентные (алюминий, свинец), переходные (никель, продий, палладий, иридий, платина).
каждый атом имеет 12 ближайших соседей на расстоянии а/ 2. доля пространства заполнения шарами η=74%. Коэф. 0,74 – соответствует наиболее плотной упаковки в случае равновеликих шаров. Плотноупакованная направление в ГЦК – (101), а плотноупакованная плоскость – (111).
Гексаганально плотно упакованная структура (ГПУ)
– переходные (скандий, титан, цирконий), двухвалентные (магний, цинк, кадмий).
Координационное число – 12, (с/а= 8/3). Коэф. Компактности η=74%.
Объёмоцентрированная кубическая структура (ОЦК)
– щелочные (литий, натрий, калий, рубидий, цезий), переходные (бром, ванадий, железо и цирконий некоторых t интервалов).
Каждый атом имеет 8 ближайших соседей на расстоянии (а 2)/2. Плотноупакованная направление – (111), плотноупакованной плоскости нет. Коэф. Компактности η=68%. Это означает что, ячейка занята на 68%.
В ОЦК структуре кол-во пустот n=4. Октоэдрические пустоты – в центре куба и посередине рёбер, и окружены 6 атомами. Размер октоэдрической пустоты r0
=0,41R. Тетраэдрические пустоты вторые по размеру, rТ
=0,225R. В ГЦК располагаются по 2 на каждой диагонали. На элементарную ячейку приходится 8 тетраэдрических пустот. ГПУ – имеет октоэдрические и тетраэдрические пустоты (rТ
=0,225R , r0
=0,154R). ОЦК — rТ
=0,291R. В ОЦК больше пустот и большего размера, чем в ГЦК.
закон
в диф. форме
: 
. В интегральной форме
. μ
– коэф. Пропорциональности ослабления либо поглощения лучей.
Дефекты
: точечные
(нульмерные) малы во всех 3 измерениях – вакансии, межузельные атомы; линейные
(одномерные) малы в двух измерениях, а в третьем они большего размера (на длину зерна) – дислокации, цепочки вакансий, межузельные атомы; поверхностные
(двумерные) малы только в одном измерении – границы блоков и зёрен. Точечные, линейные и поверхностные явл. микроскопическими
дефектами т.е. в одном направлении измеряется атомными диаметрами. Объёмные
(трёхмерные) – макроскопичны
– поры и трещины. Вакансия
– место с которого атом сместился из узла решетки. Если в кристалле N
атомов и n
вакансий то равновесная концентрация вакансий 
. В металлических материалах основной точечный дефект – вакансии, т.к. энергия образования междоузельного дефекта меньше энергии вакансии.
Образование точечных
: дефектов: по механизму Френкеля
– вакансии и межузельный атом могут одновременно образовываться при перемещении атома из его нормального положения в узле решётки (при облучении ядерными частицами); по механизму Шоттки
– атом приобретает избыток Е от соседних атомов, выходит на поверхность и занимает узлы нового слоя, через время на место атома поверхностного слоя переходит атом и глубокого слоя, и вакансия перемещается в глубь кристалла.
Линейные дефекты
– дислокации. Краевая дислокация
– сдвиг на одно межатомное расстояние одной части кристалла относительно другой вдоль
какой либо плоскости. Сдвиг создавший краевую дислокацию — ← вектор сдвига. Экстраплоскость
– лишний атомный слой. В близи экстраплоскости внутри кристалла решетка сильно искажена. Если экстраплоскость находится в верхней части кристалла, то дислокация наз. положительной (┴), а если наоборот то наз. отрицательной (┬). Вектор Бёркинса
(в) –явл. хар-кой дислокации по которой определяют энергию дислокации и меру искажённости кристаллической решетки дислокацией. Скольжение дислокации
– перемещение дислокации по плоскости скольжения под действием касательных напряжений (в ГЦК – {111}, в ГПУ {001} ). винтовая дислокация
– атомная плоскость закрученная вокруг линии в виде геликоида. Для винтовой дислокации ось (линия) дислокации параллельна вектору Бёркинса, а направление перпендикулярно. Плотность дислокации
– суммарная линия дислокаций в единице объема
.
Поверхностные дефекты
– границы зёрен и субзёрен (это поверхность по обе стороны от которой кристаллические решетки различаются пространственной ориентацией). Типы границ зерен:
граница наклона (ось вращения лежит в плоскости границы зерен) и границы кручения (ось вращения перпендикулярна этой плоскости). Границы с разориентацией соседних зёрен менее 10° — малоугловые, а с большей разориентацией – высокоугловые. Субзёрна
– разоерентированные зоны (на разные углы) зерна. Блок
– часть зерна с идеальной кристаллической решёткой.