- •1. Типы металлической связей в твёрдых телах.
- •2. Атомно-кристаллическое строение металла
- •4. Анизотропия кристаллов. Полиморфизм.
- •9. Пласт деформация. Механизм пласт деформации.
- •6. Кристаллизация Ме.
- •27. Диаграмма изотермического превращения переохлажденного аустенита.
- •32. Отжиг 2-го рода(определение). Превращения, происходящие при нагреве стали
- •54. Сплавы на основе алюминия.
1. Типы металлической связей в твёрдых телах.
Ковалентная связь образуется между атомами одного или нескольких химических элементов с близкими ионизационными потенциалами. В чистом виде ковалентная связь реализуется при взаимодействии элементов с наполовину заполненными электронными оболочками. H2 ,C, Si, Ge, Sn. Соседние атомы обмениваются электронами.
Появление между положительно заряженными ионами пары отрицательно заряженных электронов приводит к тому, что оба иона притягиваются к обобществленным электронам и, тем самым, притягиваются друг к другу. Каждый атом взаимодействует с ограниченным числом соседей, причем число соседей равно числу валентных электронов атома. Следовательно, ковалентная связь насыщенна. Кроме того, атом взаимодействует только с теми соседями, с которыми он обменялся электронами, то есть ковалентная связь направлена.
Ионная связь образуется при взаимодействии атомов с малым количеством валентных электронов и атомов с большим количеством электронов на валентных оболочках. При этом наружные электроны атомов с низкими потенциалами ионизации переходят на валентные оболочки атомов с высокими ионизационными потенциалами. Ионная связь ненасыщенна, поскольку каждый из отрицательно заряженных ионов притягивает к себе положительно заряженные, а каждый из положительно заряженных ионов притягивает к себе все отрицательно заряженные. Однако ионная связь направлена, поскольку ион притягивает к себе разноименно заряженные ионы и отталкивает одноименно заряженные.
Уменьшение размера иона и увеличение его заряда ведет к росту энергии связи, а следовательно, к росту температуру плавления материала, уменьшению коэффициента теплового расширения и к увеличению модуля упругости.
Металлическая связь образуется между атомами одного или нескольких химических элементов, у которых валентные электронные оболочки застроены меньше чем на половину. Поскольку энергия иона минимальна при полностью заполненной внешней оболочке, атомы отдают внешние валентные электроны и превращаются в положительно заряженные ионы, между которыми находятся свободные электроны (электронный газ).
Металлическая связь ненаправленна и ненасыщенна. Кристаллические решетки металлов упакованы плотно.
2. Атомно-кристаллическое строение металла
Металлы, описываемые пространственной кристаллической решеткой, под которой понимают наименьший комплекс атомов, при многократной трансляции которых по всем направлениям воспроизводится пространственная кристаллическая решетка.
В узлах кристаллической решетки располагаются атомы.
Пространственную кристаллическую решетку легче всего представить в виде элементарной кристаллической ячейки. Элементарная ячейка кристалла – та минимальная конфигурация атомов, кот. сохраняет свойства кристалла и при трансляции которой можно заполнить сколь угодно большой кристалл.
Для описания элементарной ячейки кристаллической решетки используют 6 величин: три отрезка, равные расстояниям a, b, c (периоды решетки) до ближайших частиц по осям координат, и 3 угла α, β, γ между этими отрезками. Соотношение м/у этими величинами определяется симметрией, согласно которой все кристаллы подразделяются на 7 систем (триклинная, моноклинная, ромбическая, ромбоэдрическая, гексагональная, тетрагональная, кубическая).
На одну элементарную ячейку приходится различное количество атомов; при чем атомы занимают определенные места в ячейке.
В зависимости от расположения атомов в ячейке различают простые, кубические, объемно-центрированные кубические, гранецентрированные кубические, гексагональные решетки.
Координационное число – число ближайших соседей атома.
Простая кристаллическая решетка представляется в виде куба, в узлах которой располагаются атомы. Простейшая решетка описывается одним параметром, которым является ребро куба а.
2.Объемно-центрированная кубическая решетка (ОЦК) представляет собой также куб, внутри которого дополнительно расположен еще один атом. Параметры решетки определяются длиной ребра куба а.
3.Гранецентрированная кубическая решетка (ГЦК) представляет собой куб, В центре каждой грани которого расположены дополнительно по одному атому.
4 .Гексагональная плотно упакованная решетка. В отличие от кубической характеризуется двумя параметрами а и с.
В случае, если отношение с/а=1,666, то решетка считается плотноупакованной, а иначе – неплотно упакованной.
Плотность кристаллической решетки определяется, так называемым координатным числом. Под координатным числом понимается число атомов, находящихся на кратчайшем, равном расстоянии от данного атома. Для ОЦК решетки К=8, для ГЦК – К=12 и для ГПУ – К=12.
От величины координатного числа зависит компактность (плотность укладки) кристаллической решетки. Коэффициент компактности – отношение объема всех частиц, приходящихся на элементарную ячейку, ко всему объему элементарной ячейки. Так в простой кристаллической решетки плотность укладки атомов в ячейке составляет менее 50%. В ОЦК – 68%, в решетках с координатным числом 12 – порядка 75%.