ЛЕКЦІЇ
з навчальної дисципліни «Матеріалознавство»
Тема1 (2 години)
«Атомно-кристалічна будова металів»
Питання
Агрегатні стани речовини. Аморфні і кристалічні тіла. Типи зв’язку в кристалах та їх вплив на структуру і властивості твердих тіл.
Поняття про металознавство. Загальна характеристика металів.
Кристалічна будова металів. Типи кристалічних ґраток. Поліморфні перетворення (алотропія) у металах. Анізотропні й ізотропні речовини.
Дефекти кристалічної будови: точкові, лінійні, поверхневі.
Структурні і фізичні методи дослідження металів. Методи визначення механічних властивостей.
План
Методи дослідження структури металів
–1–
Матеріалознавство - наука, яка вивчає залежність між складом, будовою та властивостями матеріалів та закономірності їхніх змін під впливом зовнішніх чинників: теплових, хімічних, механічних, електромагнітних і радіоактивних.
Мета навчальної дисципліни – сформувати в студентів знання принципів вибору конструкційних матеріалів, технологію їх обробки та уміння й навички вивчення фізико-механічних властивостей матеріалів і впливу на них.
Завдання навчальної дисципліни – навчити майбутніх учителів технологій визначати необхідні властивості матеріалів, режими їх термічної, механічної й інших видів обробки залежно від температурних і силових умов роботи деталей машин.
–2–
Агрегатний від лат. аggregatus– зібраний. Агрегатні стани – це фізичні стани речовини, що зумовлюються відмінністю в особливостях теплового руху і взаємодії її частинок (молекул, атомів, іонів). Агрегатні стани бувають: твердий; рідинний, газоподібний, плазма (іонізований газ). Зміна агрегатного стану називається фазовими переходами. Фазові переходи бувають: плавлення (з твердого стану в рідинний); кипіння (з рідкого в газоподібний); сублімація (з твердого в газоподібний); конденсація (з газоподібного в рідинний).
–3–
2. Аморфні і кристалічні тіла
Тверді тіла поділяються на дві групи: кристалічні і аморфні. У кристалічному частинки (атоми, молекули) мають геометрично правильне розміщення. В аморфних тілах розміщення частинок хаотичне.. До них належать скло, смоли, каніфоль пластмаси, каучуки, органічне скло.
Рис. Схема просторової решітки кристалів
Кристалічні тіла складаються з одного або багатьох кристалів. Зовнішньою ознакою кристала є геометрична форма, зокрема, утворення граней на кристалі.
3. Типи зв’язку в кристалах та їх вплив на структуру і властивості твердих тіл
Існують такі типи зв’язку частинок (атомів, іонів, молекул) кристалів: 1) іонний; 2) ковалентний; 3) металевий; 4) залишковий або ван-дер-ваальсівський та відповідні види кристалічних решіток: іонні, ковалентні, металеві, полярні.
Іонний зв’язок утворюється шляхом передачі атомом одного хімічного елемента свого валентного електрона атому іншого хімічного елемента, що призводить до утворення позитивних і негативних іонів. Для іонних кристалів характерні крихкість та велика температура плавлення.
Ковалентний зв’язок утворюється шляхом об’єднання валентних електронів двох сусідніх атомів. Для ковалентних кристалів характерна велика твердість та мала електропровідність при низьких температурах.
Металевий зв’язок утворюється шляхом електростатичного притягання між позитивними іонами і електронним газом (колективізованими електронами).
Полярний зв’язок утворюється шляхом електростатичного притягання молекул при миттєвій поляризації атомів при їх наближені. Для молекулярним кристалів із полярним зв’язком характерні низька температура плавлення та властивості діелектрика.