- •от ХХ УУУУ 20007 г. МГУП
- •Учебник подготовлен в рамках Инновационной образовательной программы
- •ISBN 978-5-7262-0821-3
- •ISBN 978-5-7262-0822-0 (т.1)
- •Глава 1. ФИЗИЧЕСКАЯ КРИСТАЛЛОГРАФИЯ
- •Предисловие к тому 1
- •Глава 1. ФИЗИЧЕСКАЯ КРИСТАЛЛОГРАФИЯ
- •1.1. Кристаллическое состояние
- •1.1.3. Решетка и структура кристаллов
- •1.2. Основы кристаллографии
- •1.2.1. Кристаллографические проекции
- •1.2.2. Пространственная решетка
- •1.2.3. Кристаллографические символы
- •1.2.4. Обратная решетка
- •1.2.5. Матрица ортогонального преобразования
- •1.2.6. Преобразование индексов направлений
- •1.3. Симметрия кристаллов
- •1.3.1. Поворотные оси симметрии
- •1.3.2. Инверсионные оси
- •1.3.3. Зеркально-поворотные оси
- •1.3.4. Элементы теории групп
- •1.3.5. Точечные группы симметрии
- •Бравэ
- •Бравэ
- •Распределение ячеек Бравэ по сингониям показано в табл. 1.4.
- •1.3.6. Пространственные группы
- •1.3.7. Предельные группы симметрии
- •1.4. Структура кристаллов
- •1.4.1. Плотнейшие упаковки в структурах
- •1.4.3. Структурные типы соединений типа АВ
- •1.4.4. Структурные типы соединений типа АВ2
- •1.4.5. Структурные типы соединений типа АmВnCk
- •1.4.7. Структура фуллеренов, фуллеритов
- •1.4.8. Структура поверхности
- •1.5. Физические свойства кристаллов
- •1.5.1. Принцип симметрии в кристаллофизике
- •1.5.4. Упругие свойства кристаллов
- •1.6. Кристаллография пластической деформации
- •1.6.1. Геометрия пластической деформации
- •1.6.2. Кристаллографическая текстура
- •1.7. Кристаллография границ зерен
- •1.7.1. Малоугловые границы
- •1.7.2. Высокоугловые границы
- •1.8. Кристаллография мартенситных превращений
- •1.8.1. Морфология мартенситных превращений
- •1.8.2. Кристаллография мартенситных превращений
- •Контрольные вопросы, задачи и упражнения
- •Глава 2. ДЕФЕКТЫ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ
- •2.1. Точечные дефекты
- •2.1.1. Вакансии и межузельные атомы
- •2.1.2. Энергия образования точечных дефектов
- •Контрольные вопросы
- •Список использованной литературы
- •Глава 3. ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА
- •3.1. Строение атомов и межатомные взаимодействия
- •3.1.1. Классификация конденсированных систем
- •3.1.4. Энергия связи кристаллов
- •3.1.5. Типы связи в твердых телах
- •Металлическая связь. В отличие от ковалентной связи, которая образуется между двумя соседними атомами в результате коллективизации двух валентных электронов, металлическая связь появляется вследствие коллективизации всех валентных электронов. Эти электроны не локализуются у отдельных атомов, а принадлежат всему коллективу атомов. Поэтому они называются свободными электронами, перемещающимися по всему объему металла и в каждый момент времени равномерно распределенными в нем. Классическим подтверждением наличия таких свободных электронов в металлах является опыт Мандельштама и Папалекси, когда при резкой остановке вращающейся катушки, сделанной из металлической проволоки, в ней возникал электрический ток. Ярким подтверждением этому являются высокие электро- и теплопроводность металлов.
- •Ионная связь. Атомы, стоящие в периодической системе Д. И. Менделеева рядом с инертными газами, обладают склонностью принимать их конфигурацию либо путем отдачи, либо путем принятия электронов. У атомов щелочных металлов, стоящих непосредственно за инертными газами, валентный электрон слабо связан с ядром, так как движется вне заполненного слоя. Поэтому этот электрон может быть легко удален от атома. У галоидов, стоящих непосредственно перед инертными газами, недостает одного электрона для заполнения устойчивого слоя благородного газа. Поэтому галоиды обладают высоким сродством к дополнительному электрону.
- •Изоморфизм и морфотропия. Рассмотрим несколько ионных соединений щелочных металлов с галоидом бромом: LiBr, NaBr, KBr, RbBr и CsBr. Первые четыре соединения имеют решетку типа NaCl, а пятое соединение CsBr кристаллизуется в решетке типа CsCl.
- •3.2. Основы электронной теории кристаллов
- •3.2.1. Квантовая теория свободных электронов
- •3.2.2. Зонная теория металлов
- •3.3. Теория фаз в сплавах
- •3.3.1. Классификация фаз в сплавах
- •3.3.2. Твердые растворы
- •3.3.3. Промежуточные фазы
- •1B3.4. Диффузия и кинетика фазовых превращений
- •2Bв металлах и сплавах
- •4B3.4.1. Линейные феноменологические законы
- •5B3.4.2. Макроскопическое описание явления диффузии
- •6B3.4.3. Атомная теория диффузии в металлах
- •9B3.4.5. Диффузия и фазовые превращения в металлах
- •10Bи сплавах
- •3B3.5. Электрические свойства твердых тел
- •11B3.5.1. Основы электронной теории электропроводности
- •14B3.5.3. Эффект Холла
- •15B3.5.4. Связь электросопротивления со строением сплавов
- •20B3.5.7. Сверхпроводимость
- •3.6. Магнитные свойства твердых тел
- •3.6.1. Основные определения. Классификация веществ по магнитным свойствам
- •3.6.2. Магнитные свойства свободных атомов
- •3.6.3. Физическая природа диамагнетизма
- •3.6.4. Физическая природа парамагнетизма
- •3.6.5. Магнитная восприимчивость слабых магнетиков
- •3.6.6. Основы теории магнитного упорядочения
- •3.6.7. Доменная структура ферромагнетиков
- •3.6.8. Магнитные свойства ферромагнетиков
- •3.6.9. Антиферромагнетики и ферримагнетики
- •3.7. Тепловые свойства твердых тел
- •3.7.2. Теплоемкость кристаллических твердых тел
- •3.7.3. Теплопроводность твердых тел
- •3.7.4. Термическое расширение твердых тел
- •3.8. Упругие свойства твердых тел
- •3.8.1. Основные характеристики упругости
- •3.8.2. Упругость чистых металлов и сплавов
- •3.8.3. Ферромагнитная аномалия упругости
- •3.8.5. Внутреннее трение
- •Контрольные вопросы
- •Список использованной литературы
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.10 |
Характерные полные дислокации в ОЦК структуре |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
Тип |
|
|
|
Полные |
|
|
Вектор Бюргерса |
|
|
а/2<111> |
а<100> |
|
а<110> |
Квадрат вектора Бюргерса |
|
3а2/4 |
а2 |
|
2а2 |
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.11 |
Характерные частичные дислокации в ОЦК структуре |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
Тип |
|
|
Частичные |
|
|
|
Вектор Бюргерса |
а/8<110> а/6<111> а/4<111> а/3<111> а/4<112> а/3<112> |
|||||
Квадрат вектора |
а2/32 |
а2/12 |
3а2/16 |
а2/3 |
3а2/8 |
2а2/3 |
Бюргерса |
|
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы
1.Что такое точечные дефекты?
2.Что такое энергия образования точечного дефекта?
3.Как энергия образования вакансии связана с температурой плавле-
ния?
4.Что больше – энергия образования вакансии или энергия межатомной связи?
5.Как оценить значение энергии образования вакансии, если известно значение теплоты сублимации?
6.Какой точечный дефект, вакансия или межузельный атом, создает большие искажения кристаллической решетки?
7.В какой кристаллической структуре точечный дефект создает большие искажения – в ГЦК или ОЦК структуре, и почему?
8.Какой из двух точечных дефектов, вакансия или межузельный атом, обладает большей подвижностью?
9.Что больше – вероятность перескока атома в соседнюю вакансию или вероятность перескока вакансии в соседний узел?
10.Что такое самодиффузия?
11.Что больше: энергия активации миграции вакансии или энергия активации самодиффузии?
12.Почему энергия образования двух изолированных вакансий больше энергии образования дивакансии?
304
13.В чем заключается физический смысл энергии связи вакансии в дивакансии?
14.Какой дефект более подвижен: вакансия или дивакансия?
15.Что такое равновесная концентрация вакансий?
16.Как равновесная концентрация вакансий связана с равновесной концентрацией дивакансий?
17.Опишите механизм Шоттки образования вакансий.
18.Что является источником и стоком точечных дефектов?
19.Какие методы анализа кривых отжига точечных дефектов вы знаете?
20.Какие способы получения высокой концентрации точечных дефектов вы знаете?
21.Что такое краевая и винтовая дислокации?
22.Назовите основные свойства дислокаций?
23.Что такое системы скольжения?
24.Чем отличаются движения краевой и винтовой дислокаций?
25.Как относительная деформация и скорость деформации зависят от плотности дислокаций?
26.В чем принципиальное отличие поля напряжения краевой дислокации от поля напряжения винтовой дислокации?
27.Что определяет выражение Пича–Келлера?
28.Что такое скопление дислокаций?
29.Что такое стенка дислокаций?
30.Какое расположение дислокаций (стенка или скопление) является наиболее энергетически выгодным?
31.Что такое дисклинация?
32.Какая дислокация, краевая или винтовая, взаимодействует с точечными дефектами?
33.Что такое атмосферы Коттрелла?
34.Что такое источник Франка–Рида?
35.Что такое полные и частичные дислокации?
36.Что определяет энергетический критерий Франка?
37.В чем принципиальная разница между частичными дислокациями Шокли и Франка?
38.Что такое дефект упаковки?
39.Что такое барьер Ломмер–Коттрелла?
40.Что такое тетраэдр Томпсона и стандартная бипирамида?
305
Список использованной литературы
1.НовиковИ. И., РозинК. М.. Кристаллографияидефекты кристаллической решетки. – М.: Металлургия, 1990. – 231 с.
2.Штремель М. А.. Прочность сплавов. Ч. 1, Дефекты решетки. – М.: Металлургия, 1982. – 277 с.
3.Ван Бюрен. Дефекты в кристаллах. – М.: Изд-во иностр. литер., 1962. – 346 с.
4.Вопросы теории дефектов в кристаллах.//Сборник научных трудов. –
М.: Наука, 1987. – 176 с.
5.Трушин Ю. В. Физическое материаловедение. – СПб.: Наука, 2000. – 286 с.
6.Дамаск А., Динс Дж. Точечные дефекты в металлах. – М.: Мир, 1966. – 291 с.
7.Келли А., Гровс Г. Кристаллография и дефекты в кристаллах. – М.:
Мир, 1974. – 496 с.
8.Фридель Ж. Дислокации. – М.: Мир, 1967. – 627 с.
9.Орлов А. И. Введение в теорию дефектов в кристаллах. – М.: Выс-
шая школа, 1983. – 144 с.
10.Коттрел А. Теория дислокаций. – М.: Мир, 1969. – 95 с.
306