Jakie są podstawowe własności metali i stopów ?



Pobieranie 472,16 Kb.
Strona2/6
Data14.02.2018
Rozmiar472,16 Kb.
1   2   3   4   5   6

3. KRYSTALICZNA STRUKTURA METALI


3.1.

  1. Na czym polega różnica między materiałami krystalicznymi, a amorficznymi?

Typ struktury


Amorficzna Krystaliczna

-nie uporządkowany statycznie, -uporządkowany statycznie, symetryczny

pozbawiony symetrii, bezwładny rozkład cząstek materii w przestrzeni.

rozkład w przestrzeni cząstek materii. Odwzorowaniem rozkładu jest tzw. sieć

przestrzenna.

-zmiana stanu skupienia - zmiana stanu skupienia

Ciało stałe < = > ciecz Ciało stałe < = > ciecz

Odbywa się bez wyraźnie odbywa się w stałej temperaturze albo w

Zaznaczonego zakresu temp. Wyraźnie zaznaczonym zakresie temp.

Co wynika z działania różnych

Rodzajów wiązań o różnych energiach.

-zmianie stanu skupienia towarzyszy

ciągła zmiana właściwości fizycznych. – towarzyszy jej skokowa zmiana własności

fizycznych.

W kryształach jonowych sieć przestrzenna

Obsadzona jest jonami dod.(+) i ujem.(-)

W kryształach atomowych sieć przestrzenna

Obsadzona jest atomami. Sieć przestrzenną

kryształów metalicznych tworzą rdzenie

atomowe między którymi poruszają się

elektrony.


2. Czym charakteryzują się kryształy metali?
Cechy charakterystyczne:


  • dobre przewodnictwo cieplne

  • dobra przewodność elektryczna i dodatni współczynnik rezystywności elektrycznej

  • połysk metaliczny, tj. zdolność odbijania promieni świetlnych przez pow. zew.

  • dobra plastyczność , tj. zdolność do odkształceń trwałych pod działaniem naprężeń zewnętrznych.


3.Na czym polega różnica między strukturą krystaliczną, a siecią przestrzenną kryształu?
Struktura krystaliczna powstaje w wyniku przejścia ze stanu skupienia w stan stały. Posiada

Atomy uporządkowane w przestrzeni i rozmieszczone zgodnie z pewnymi regułami.


Sieć przestrzenna jest to płaszczyzna sieciowa poddana translacji. Elementami tej sieci przestrzennej są proste sieciowe oraz węzły sieci.


3.4 Elementy sieci przestrzennej kryształu.
W kryształach atomy są ułożone w odstępach okresowo powtarzających się w

co najmniej trzech nierównoległych kierunkach. Każda prosta łącząca środki dowolnych dwóch atomów w krysztale jest nazywana prostą sieciową. Najbliższa odległość atomów

na prostej sieciowej nosi nazwę periodu identyczności lub parametru sieci. Przesunięcie, tzw. translakcja prostej sieciowej o period identyczności w kierunku prostej, powoduje

znalezienie płaszczyzny sieciowej.

Płaszczyzna sieciowa poddana translakcjom w kierunku do niej nierównoległym

tworzy sieć przestrzenną.

Elementami sieci przestrzennej są zatem płaszczyzny sieciowe, proste sieciowe, będące śladami przecięcia płaszczyzn, oraz węzły sieci, stanowiące punkty przecięcia prostych sieciowych. Węzły sieci odpowiadają środkom atomów kryształu.
3.5 Róznica między układami krystalograficznymi a typami sieci przestrzennej.
Liczba elementów symetrii w elementarnej komórce sieciowej decyduje o podziale

na 7 układów krystalograficznych:



  • trójskośny

  • jednoskośny

  • rombowy

  • romboedryczny

  • tetragonalny

  • heksagonalny

  • regularny

W zależności od tego, czy elementarne komórki sieciowe mają atomy wyłącznie na narożach, czy także wewnątrz lub na ścianach bocznych w ramach układów krystalograficznych występuje łącznie 14 typów sieci przestrzennej Bravaisa:

  • trójskośna prosta

  • jednoskośne: prosta, centrowana na podstawach

  • rombowe: prosta, centrowana na podstawach, przestrzennie centryczna, ściennie centryczna

  • heksagonalna

  • romboedryczna

  • tetragonalne: prosta, przestrzennie centryczna

  • regularne: prosta, przestrzennie centryczna, ściennie centryczna.


4. Struktura metali.

4.1.Jakie znasz wady punktowe budowy krystalicznej?

Najprostszym defektem punktowym jest brak atomu w węźle sieci przestrzennej, czyli luka w sieci krystalicznej. Defekt ten nazywany jest wakansem.

Schemat wakansu przedstawiony jest na rys. 1a. Wakanse mogą zmieniać swoje położenia w krysztale po węzłach sieci przestrzennej, przez zamianę miejsc z węzłami obsadzonymi. W ten sposób może następować wywędrowanie luk na powierzchnię kryształu w wyniku czego ilość wakansów może się zmniejszać, względnie wakanse mogą się łączyć dając większych wymiarów luki w materiale — czyli tzw. zgrupowania wakansów. Liczba wakansów w temperaturze otoczenia jest w metalach niewielka, natomiast w temperaturach podwyższonych znacznie się zwiększa. Liczba wakansów w metalu wyżarzonym w temperaturze otoczenia wynosi około 1016/cm3. Obecność wakansów w materiałach metalicznych odgrywa ogromną rolę przy samo dyfuzji i dyfuzji

Rys. 1. Punktowe defekty sieci: a) wakanse, b) defekty Frenkla — przesunięcie atomu

Drugim defektem punktowym jest przesunięcie atomu z pozycji węzła w pozycję między węzłami sieci przestrzennej. Przesunięcie atomu inaczej zwane jest też defektem Frenkla (rys.1b ).



4.2. Na czym polega mechanizm Schottkyego i Frenkla?

Mechanizm Frenkla może występować w metalach, w których odległości między atomami są dostatecznie duże, aby atom mógł zająć miejsce w obszarach międzywęzłowych. Do takich metali należą np. metale alkaliczne Na, K. W innych metalach, w których wypełnienie przestrzeni atomami jest zwarte, jak w większości metali technicznych, istnieje bardzo małe prawdopodobieństwo występowania defektu Frenkla. Jak widać na rys. 1b przesunięcie atomu charakteryzuje się tym, że w danym krysztale występuję, równa ilość luk w miejscu węzłów sieci przestrzennej i atomów w położeniach międzywęzłowych.


4.3. Jakie znasz rodzaje dyslokacji? Jakie są mechanizmy przemieszczania się dyslokacji?

Dyslokacja brzegowa, inaczej nazwana krawędziową jest defektem liniowym.

Defekt liniowy jest to defekt struktury sieciowej, który w jednym wymiarze jest rzędu l do 5 średnic atomowych, a w drugim wymiarze ma długość całego ziarna lub jego części widocznej mikroskopowo.

Istotę zakłócenia strukturalnego, jaką jest dyslokacja krawędziowa, omówiono przykładzie sieci płaskiej, regularnej, prymitywnej. W tę sieć prymitywną do pewnej jej głębokości wsunięta zostaje dodatkowa płaszczyzna, tzw. „ekstra płaszczyzna". Krawędź tej płaszczyzny nie stanowi linii prostej, lecz dowolną linię brzegową i nazywana jest linią dyslokacji. W wyniku istnienia płaszczyzny dodatkowej w sieci przestrzennej, w górnej części kryształu jest o jedną płaszczyznę więcej niż w dolnej części. Wobec tego w górnej części kryształu panują naprężenia sprężyste ściskające, czego objawem są zmniejszone odległości między atomami w stosunku do stałych sieciowych.

Odwrotne w dolnej części panują naprężenia sprężyste rozciągające, czego dowodem są zwiększone odległości między atomami. Wokół krawędzi ekstra płaszczyzny wytwarza się zniekształcenie sieci (dyslokacja krawędziowa) o wymiarach jakie podano uprzednio dla defektów liniowych. Dyslokacja krawędziowa jest również nazywana od jej odkrywców dyslokacją Taylora i Orowana. Dyslokacji towarzyszy pole naprężeń wokół brzegu ekstra płaszczyzny.

W obszarach dyslokacji istnieje więc pole naprężeń, na skutek czego dyslokacje mają charakterystyczne własności dynamiczne. Jednym z objawów tych własności jest przesuwanie się dyslokacji pod wpływem niewielkiej siły, w wyniku której następuje poślizg części kryształu wzdłuż jednej płaszczyzny sieciowej. Również zakumulowane w dyslokacji naprężenia mogą oddziaływać na siebie albo przyciągająco, albo odpychająco.

Drugim najbardziej typowym rodzajem dyslokacji jest wykryte przez Burgersa w roku 1939 zakłócenie sieci krystalicznej nazywane dyslokacją śrubową lub inaczej dyslokacją Burgersa.



1   2   3   4   5   6


©operacji.org 2017
wyślij wiadomość

    Strona główna