1. Материал. Материаловедение.

Материалом называется вещество, обладающее необходимым комплексом свойств для выполнения заданной функции отдельно или в совокупности с другими веществами.

Материаловедение – это раздел научного знания, посвящённый свойствам веществ и их направленному изменению с целью получения материалов с заранее заданными рабочими характеристиками. Данный раздел опирается на фундаментальную базу всех разделов физики, химии, механики и отдельных разделов смежных дисциплин и включает современные разделы наукоёмких технологий получения, обработки и применения материалов. Основу материаловедения составляет знание о процессах, протекающих в различных материалах под действием различных факторов. По влиянию этих факторов на свойства материалов в комплексе, о способах контроля и управления свойствами.

2. Классификация материалов по химической основе на 2 группы и классификация внутри 1-й группы. Примеры материалов каждой группы.

Все материалы по химической основе делятся на две группы: металлические и неметаллические (кремний, сера, фосфор). К металлическим материалам относят чистые металлы (железо) и их сплавы (сталь, чугун). Металлы составляют примерно 4/5 доли от всех известных материалов. Металлические материалы делят на две группы: цветные (алюминий, медь, магний, титан) и чёрные(железо и сплавы на его основе).

3. Кристаллическое строение металлов: классификация твердых веществ по взаим­ному расположению атомов, виды кристаллических решеток.

Твердые вещества по взаимному расположению атомов делят на аморфные и кристаллические. К аморфным относят вещества, атомы которых расположены в пространстве хаотично (стекло, смола, канифоль и др.). Кристаллическими называют вещества, в которых атомы располагаются в строго определённом порядке. Все металлы относятся к кристаллическим материалам.

Виды кристаллических решёток:

1. Кубическая объёмно-центрированная – в ячейке такой решётки 9 атомов (хром, вольфрам, ванадий и железо при температуре до 911 и свыше 1392 градусов);

2. Кубическая гранецентрированная – в её ячейке 14 атомов (медь, алюминий, никель и железо при температуре от 911 до 1392 градусов);

3. Гексагональная плотноупакованная – в её ячейке 17 атомов, которые располагаются в двенадцати вершинах шестиугольной призмы, 2 атома в центре оснований и 3 внутри призмы (магний, цинк);

4. Параметры кристаллических решеток.

Атомы в решётке располагаются на определённых расстояниях. При этом выделяют расстояния между центрами атомов, находящихся в центрах соседних узлов решётки. Эти расстояния называют параметрами или периодами сетки. Их величина очень мала и измеряется в нанометрах. Для большинства металлов период решётки лежит в пределах от 0,2 до 0,7 нм. Кубические решётки характеризуются одним параметром: длиной ребра куба. Гексагональная – двумя параметрами. Объём, который занимают атомы, характеризует координационное число и коэффициент компактности. Координационным числом называют количество атомов, которые располагаются на наименьшем равном расстоянии от некоторого атома. Для объёмно-центрированной решётки такое минимальное расстояние равно половине диагонали куба, а координационное число равно 8-ми. Для гранецентрированной решётки расстояние равно половине диагонали грани куба и координационное число равно 12-ти. Для гексагональной плотноупакованной решётки координационное число также равно 12-ти. Коэффициент компактности - это соотношение объёма атомов к объёму всей решётки. В объёмно-центрированной кубической решётке атомы занимают 68%. В гранецентрированной кубической и гексагональной плотноупакованной – 74%.