🗊Презентация Материаловедение. Строение и основные свойства металлов

Материаловедение Строение и основные свойства металлов

Простые – металлы с полностью заполненными или полностью незаполненными электронами d- и f- оболочки. Пример. Переходные – металлы, где электронные уровни заполнены непоследовательно. Пример.

Металлы обладают рядом характерных свойств: Металлы обладают рядом характерных свойств: - высокой тепло- и электропроводностью; - положительным температурным коэффициентом электро-сопротивления; - термоэлектронной эмиссией; - хорошей отражательной способностью; - повышенной способностью к пластической деформации. Атомы металла легко расстаются со своими валентными электронами. Ионизационный потенциал у металлов низок (4…9 эв), у неметаллов - более высокий (10 эв и выше). Ионизационный потенциал полупроводников С, Si, Ge, Аs, Sе,Те, -Sn занимает промежуточные значения (8…10 эв).

Металл можно рассматривать как коллектив положительных ионов, находящихся в среде свободных электронов. Взаимодействие между положительными ионами и коллективизированными электронами – основа металлической связи. Она не имеет направленного характера. Ионы сохраняют постоянное положение и образуют пространственную решетку кристалла. Электроны металла не фиксированы в определенных местах. Они заполняют все промежутки между ионами. Металл можно рассматривать как коллектив положительных ионов, находящихся в среде свободных электронов. Взаимодействие между положительными ионами и коллективизированными электронами – основа металлической связи. Она не имеет направленного характера. Ионы сохраняют постоянное положение и образуют пространственную решетку кристалла. Электроны металла не фиксированы в определенных местах. Они заполняют все промежутки между ионами. Сила связи в металлах определяется соотношением между силами отталкивания и силами притяжения между ионами и электронами. Атомы (ионы) располагаются на таком расстоянии друг от друга, чтобы энергия взаимодействия была минимальной.

Кристаллическая решетка представляет собой воображаемую пространственную сетку, в узлах которой располагаются атомы (ионы), образующие твердое кристаллическое тело. Наименьший объем кристалла, дающий представление об атомной структуре металла во всем объеме называется элементарной кристаллической решеткой. Кристаллическая решетка представляет собой воображаемую пространственную сетку, в узлах которой располагаются атомы (ионы), образующие твердое кристаллическое тело. Наименьший объем кристалла, дающий представление об атомной структуре металла во всем объеме называется элементарной кристаллической решеткой.

Кристаллические пространственные решетки делят на 7 систем - сингоний, исходя из соотношения между осевыми единицами и углами. Стороны параллеле-пипеда обозначаются через вектора a, b и с, которые называются параметрами кристаллической решетки, и углы ,  и . В результате получаются 14 типов кристаллических решеток, которые называются решетками Браве. Кристаллические пространственные решетки делят на 7 систем - сингоний, исходя из соотношения между осевыми единицами и углами. Стороны параллеле-пипеда обозначаются через вектора a, b и с, которые называются параметрами кристаллической решетки, и углы ,  и . В результате получаются 14 типов кристаллических решеток, которые называются решетками Браве.

Металлы образуют кристаллические решетки: Металлы образуют кристаллические решетки: кубическую объемноцентрированную (ОЦК), кубическую гранецентрированную (ГЦК), гексагональную (ГП). Плотность кристаллической решетки характеризуется координационным числом, т.е. числом ближайших соседних атомов, окружающих данный атом. Чем выше к. ч. - тем больше плотность упаковки атомов. В ОЦК решетке - наименьшее расстояние d = 0,5a3. На этом расстоянии находятся 8 атомов. К = 8. Коэффициент заполнения - 0,68. В ГЦК решетке - наименьшее расстояние d = 0,5a2. К = 12. Коэффициент заполнения - 0,74. В ГП решетке - наибольшая плотность атомов при с/a=1,633. К = 12. Коэффициент заполнения - 0,74.

Для обозначения плоскостей пространственной решетки кристалла используют индексы Миллера. Для обозначения плоскостей пространственной решетки кристалла используют индексы Миллера. Порядок определения индексов для данной плоскости: 1. Найти точки пересечения данной плоскости со всеми тремя осями координат в кристалле. 2. Взять обратную величину от найденных чисел. 3. Привести индексы к наименьшим целочисленным значениям, сохраняя при этом их соотношение. 4. Заключить индексы в круглые скобки (hkl). Для обозначения плоскостей ГП решетки пользуются индексами Миллера-Браве (hkil), где i= - (h+k). Кристаллографические направления обозначаются индексами [u v w], где u v w - простые числа, пропорциональны координатам выбранного узла вдоль осей X Y Z, который лежит на прямой, проходящей через начало координат, выраженных в осевых единицах. Примеры.

Наиболее плотноупакованными плоскостями для ОЦК решетки является (110), для ГЦК (111) и для ГП решетки (0001). Вследствие неодинаковой плотности атомов в различных плоскостях многие физические и механические свойства зависят от направления вырезки образцов. Подобная неодинаковость свойств по различным кристаллографическим направлениям называется анизотропией. Наиболее плотноупакованными плоскостями для ОЦК решетки является (110), для ГЦК (111) и для ГП решетки (0001). Вследствие неодинаковой плотности атомов в различных плоскостях многие физические и механические свойства зависят от направления вырезки образцов. Подобная неодинаковость свойств по различным кристаллографическим направлениям называется анизотропией. Пример. Для монокристалла чистой Сu (ГЦК) предел прочности в направлении [100] составляет 146 МН/м2, а в направлении [110] - 350 МН/м2. Преимущественная ориентировка кристаллографичес-ких плоскостей относительно какого-либо направления называется текстурой.