- •Конспект лекций по курсу
- •Введение
- •1 Молекулярно-кинетическая теория жидкого состояния
- •2 Свойства металлических расплавов
- •2.1 Плотность
- •2.2 Вязкость
- •2.4 Электрическая проводимость
- •2.5 Теплопроводность
- •2.6 Магнитная восприимчивость
- •3 Теория кристаллизации расплавов
- •3.1 Механизм кристаллизации
- •3.2 Кинетика кристаллизации
- •3.3 Кристаллизация промышленных слитков
- •4 Аморфные материалы
- •4.1. Теория процесса стеклования
- •4.2 Методы получения аморфных металлических материалов
- •4.3 Структура аморфных сплавов
- •Механические свойства аморфных материалов
- •5.1 Прочность и твердость
- •5.2 Пластичность. Виды деформации аморфных материалов
- •5.3 Хрупкость
- •5.4 Упругие свойства
- •5.5 Неупругие свойства
- •5.6 Магнитные свойства
- •6 Области применения аморфных сплавов
- •7 Кристаллическое строение материалов
- •8 Типы связей в твердых телах
- •Литература
Министерство образования и науки Украины
Приазовский государственный технический университет
Кафедра «Металловедения и термической обработки металлов»
Самотугина Ю.С.
Конспект лекций по курсу
«ТЕОРИЯ СТРОЕНИЯ ЖИДКОГО, КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО
И АМОРФНОГО СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА»
для студентов специальностей
090412 «Термическая обработка металлов»
и 090404 «Обработка металлов давлением», направление: «Металлургия», дневной и заочной формы обучения
Мариуполь, 2010
СОДЕРЖАНИЕ
Введение …………………………………………………………………… |
3 |
1. Молекулярно-кинетическая теория строения жидкости……………. |
6 |
1.1. Коэффициент самодиффузии и диффузии в жидких телах……. |
6 |
1.2. Модельные теории жидких металлов……………………………... |
7 |
2. Свойства металлических расплавов…………………………………. |
10 |
2.1. Плотность………………………………………………………… |
10 |
2.2. Вязкость…………………………………………………………… |
10 |
2.3. Поверхностное натяжение………………………………………… |
11 |
2.4. Электрическая проводимость……………………………………. |
12 |
2.5. Теплопроводность…………………………………………………. |
13 |
2.6. Магнитная восприимчивость………………………………………. |
14 |
3. Теория кристаллизации расплавов……………………………………. |
15 |
3.1. Механизм кристаллизации…………………………………………. |
15 |
3.2. Кинетика кристаллизации………………………………………… |
17 |
3.3. Кристаллизация промышленных слитков………………………. |
18 |
4. Аморфные материалы………………………………………………….. |
22 |
4.1. Теория процесса стеклования……………………………………… |
23 |
4.2. Методы получения аморфных металлических материалов…… |
24 |
4.3. Структура аморфных сплавов ……………………………………. |
27 |
5. Механические свойства аморфных материалов…………………….. |
31 |
5.1. Прочность и твердость…………………………………………… |
31 |
5.2. Пластичность. Виды деформации……………………………….. |
32 |
5.3. Хрупкость…………………………………………………………. |
33 |
5.4. Упругие свойства…………………………………………………. |
33 |
5.5. Неупругие свойства………………………………………………… |
33 |
5.6. Магнитные свойства………………………………………………. |
34 |
6. Области применения аморфных сплавов……………………………… |
38 |
7. Кристаллическое строение материалов ……………………………… |
41 |
8. Типы связей в твердых телах…………………………………………. |
45 |
Литература………………………………………………………………….. |
52 |
Введение
Большинство веществ существуют в трех фазах (или агрегатных состояниях) – газообразной, жидкой и твердой. По определению термодинамики ФАЗОЙназывают часть гетерогенной системы, которая отделена от других фаз поверхностью раздела и имеет одинаковые физические и химические свойства во всем объем
Все эти состояния обусловлены характером движения атомов, составляющих вещество, которое определяется прежде всего температурой и давлением. В зависимости от этих параметров вещество может переходить из одного агрегатного состояния в другое.
Для твердого вещества возможно два состояния, связанные с внутренним расположением атомов: кристаллическое и аморфное.
В кристаллических телах частицы (атомы, молекулы, ионы) находятся на одинаковых расстояниях друг от друга – дальний порядок. Они имеют внутреннее строение в виде пространственной решетки, что обуславливает все их свойства.
Твердые тела, которые не имеют решетчатого строения называют аморфными. Примеры аморфных тел: стекло, пластмасса и др. В аморфных веществах упорядочение проявляется только в пределах областей, размеры которых не превышают нескольких межатомных расстояний – ближний порядок.
В аморфном веществе составляющие его частицы располагаются в общем беспорядочно, как и в жидкостях. Поэтому аморфные тела часто уподобляют жидкостям с очень большим внутренним трением (или высокой вязкостью). основными признаками являются: 1) изотропность, т.е. одинаковость свойств во всех направлениях; 2) отсутствие четко выраженной температуры плавления. Аморфные вещества не являются устойчивыми. Они обнаруживают в течении времени склонность к кристаллизации (стекло, сахар). Кристаллическое состояние по сравнению с аморфным более устойчивое, т.к. упорядоченному расположению частиц в структуре отвечает минимальная внутренняя энергия, о чем свидетельствует выделение тепла при кристаллизации жидкости и поглощение тепла при расплавлении кристаллов. Именно поэтому аморфные тела чаще всего относят к переохлажденным жидкостям.
Жидкое состояние является промежуточным между газообразным и твердым.
В газообразных телах отсутствуют ближний и дальний порядки координации частиц. Для газов элементарными частицами являются электронейтральные молекулы, которые беспорядочно движутся на значительно большие расстояния и с большей скоростью, чем в твердых телах. В газах длина свободного пробега молекулы (до столкновения с другой молекулой) на два порядка превышает ее диаметр, а свободный объем между молекулами на три-четыре порядка больше свободного объема между частицами твердого тела. Поэтому плотность газов на три четыре порядка меньше плотности твердых тел.