АТОМНО-КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА МЕТАЛЛОВ

Под атомно-кристаллической структурой понимают обоюдное размещение атомов (ионов), имеющееся в реальном кристалле.

В жестком состоянии металл представляет собой постройку, состоящую из положительно заряженных ионов, омываемых «газом» из свободных коллективизированных электронов. Связь в металле осуществляется электростатическими силами. Меж ионами и коллективизированными электронами проводимости появляются электростатические силы притяжения, которые стя­гивают ионы. Такая АТОМНО-КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА МЕТАЛЛОВ связь именуется железной.

Силы связи в металлах определяются силами отталкивания и силами притяжения меж ионами и электронами. Атомы (ионы) размещаются на таком расстоянии один от другого, при котором энергия взаимодействия мала.

Рис1. Схема энергии взаимодействия 2-ух атомов зависимо от межатом­ного расстояния

Потому в металле атомы размещаются закономерно, обра­зуя АТОМНО-КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА МЕТАЛЛОВ правильную кристаллическую решетку, что соответствует малой энергии взаимодействия атомов.

Кристаллическая решетка состоит из воображаемых линий и плоскостей, проходящих через точки расположения ионов в пространстве. Жирными линиями выведен меньший парал­лелепипед, поочередным перемещением которого повдоль 3-х собственных осей может быть построен весь кристалл.

Этот меньший объем кристалла, дающий АТОМНО-КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА МЕТАЛЛОВ представление об атомной структуре металла в любом объеме, получил заглавие простой кристаллической ячейки.

Для конкретной ее свойства следует знать следую­щие величины: три ребра (а, в и с) и три угла меж осями a, b, g.

Большая часть металлов образует одну из последующих высоко­симметричных решеток с плотной упаковкой АТОМНО-КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА МЕТАЛЛОВ атомов: кубическую объемно центрированную, кубическую гранецентрированную и гексагональную.

Как видно в кубической объемно центрированной решетке (ОЦК) атомы размещены в верхушках куба и один атом в центре объема куба. Кубическую объемно центрированную решетку имеют металлы: РЬ, К, Na, Li, Tig, Zrp, Та, W, V, Fea, Cr, Nb, Ba и др.

А б

Рис АТОМНО-КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА МЕТАЛЛОВ 2. Кристаллические решетки металлов:

а — объемно центрированная кубическая (ОЦК), б — гранецентрированная кубиче­ская (ГЦК); в- гексагональная плотноупакованная (ГПУ)

В кубической гранецентрированной решетке (ГЦК) атомы размещены в верхушках куба и в центре каждой грани (рис. 6, б). Решетку такового типа имеют металлы: Саа, Се, Sra, Tn, Pb, N1, Ag, Au, Pd, Pt АТОМНО-КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА МЕТАЛЛОВ, Rh, Jr, FeT, Си, Соа и др.

В гексагональной решетке (рис. 6, в) атомы размещены в верхушках и центре шестигранных оснований призмы, а три атома — в средней плоскости призмы. Такую упаковку атомов имеют металлы: Mg, Tia, Cd, Re, Os, Ru, Zn, Cop, Be, Cap и др.

Расстояния a, b, с АТОМНО-КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА МЕТАЛЛОВ меж центрами ближайших атомов в эле­ментарной ячейке именуются периодами решетки. Период решетки выражается в нанометрах (1 нм = 10-9 см).

Периоды решетки для большинства металлов находятся в пре­делах 0,1—0,7 нм.

Плотность кристаллической решетки — объема, занятого ато­мами, которые условно можно рассматривать как жесткие шары (см. рис.2), характеризуется координационным числом, под которым АТОМНО-КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА МЕТАЛЛОВ понимают число атомов, находящихся на равном и наи­меньшем расстоянии от данного атома. Чем выше координацион­ное число, тем больше плотность упаковки атомов.

В простой ячейке объемно центрированной кубической решетки меньшее расстояние меж атомами находятся 8 соседей. Как следует, координационное число для ОЦК решетки соответствует 8 и обозначается К8. Коэффициент компактности АТОМНО-КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА МЕТАЛЛОВ ячейки, определяемый как отношение объема, занятого атомами, к объему ячейки составляет для ОЦК решет­ки 68 % .

Для гранецентрированной кубической решетки координацион­ное число равно 12 (К12); каждый_атом имеет 12 ближайших со­седей на расстоянии рис.2 , что соответствует большей плотности упаковки либо укладки в виде шаров. Гексагональная плотноупакованная решетка, для АТОМНО-КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА МЕТАЛЛОВ которой с/а = = 1,633, имеет координационное число 12 (Г12), что также соот­ветствует большей плотности упаковки шаров (атомов).

Половину меньшего расстояния меж атомами в их кри­сталлической решетке именуют атомным радиусом. Атомный радиус растет при уменьшении координационного числа, потому что при всем этом возрастает место меж атомами. Потому атомные радиусы различных металлов обычно АТОМНО-КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА МЕТАЛЛОВ приводятся к К12.

Кристаллографические обозначения атомных плоскостей. Для определения положения атомных плоскостей (проходящих через атомы) в кристаллических пространственных решетках поль­зуются индексами h, k, l, представляющими из себя три целых ра­циональных числа, являющихся величинами, оборотными отрез­кам осей, отсекаемым данной плоскостью на осях координат. Единицы длины повдоль осей АТОМНО-КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА МЕТАЛЛОВ выбирают равными длине ребер эле­ментарной ячейки. Эти числа заключают в круглые скобки.

Приведем примеры обозначения плоскостей. Установим пер­воначально индексы для плоскости куба.

Вследствие неодинаковой плотности атомов в разных плоскостях и направлениях решетки характеристики (хим, фи­зические, механические) каждого монокристалла зависят от на­правления нарезки эталона по АТОМНО-КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА МЕТАЛЛОВ отношению к фронтам в ре­шетке. Схожая неодинаковость параметров монокристалла в различных кристаллографических направлениях именуется анизотропией.

Кристалл — тело анизотропное в отличие от бесформенны к тел (стекло, пластмассы и др.), характеристики которых не зависят от направ­ления.

Технические металлы являются поликристаллами, т. e. со­стоят из огромного числа анизотропных АТОМНО-КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА МЕТАЛЛОВ кристаллитов. В большин­стве случаев кристаллиты статистически неупорядоченно ориен­тированы по отношению друг к другу; потому во всех направле­ниях характеристики более либо наименее схожи, т. е. поликристалли­ческое тело является псевдоизотропным. Такая надуманная изотроп­ность металла не будет наблюдаться, если кристаллиты имеют схожую преимущественную ориентацию в каких АТОМНО-КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА МЕТАЛЛОВ-либо направ­лениях. Эта ориентированность, либо текстура, создается в из­вестной степени, но не на сто процентов (к примеру, в итоге значи­тельной прохладной деформации); в данном случае поликристалли­ческий металл приобретает анизотропию параметров.

Недостатки КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ МЕТАЛЛОВ

В любом реальном кристалле всегда имеются недостатки строения. Недостатки кристаллического строения подразделяют по АТОМНО-КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА МЕТАЛЛОВ геометрическим признакам на :

1-точечные (нульмерные), 2- линей­ные (одномерные), 3- поверхностные (двумерные).

Точечные недостатки. Малы во всех 3-х измерениях, и размеры их не превосходят нескольких атомных радиусов.

вакансии, межузельные атомы, точечные несовершенства (присутствие атомов примесей)

Линейные недостатки – Малы в 2-ух измерениях и большая протяженность в 3-ем.

Краевая дислокация- наличие «лишней» атомной полуплоскости.

Винтообразная АТОМНО-КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА МЕТАЛЛОВ дислокация – ровная линия вокруг которой атомные плоскости изогнуты по винтообразной поверхности.

Поверхностные недостатки.Эти недостатки малы исключительно в од­ном измерении. Они представля­ют собой поверхности раздела меж отдельными зернами либо субзернами в поликристаллическом металле; к ним относятся также недостатки упаковки.

Поликристалл состоит из огромного числа зернышек, при всем АТОМНО-КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА МЕТАЛЛОВ этом в примыкающих зернах кристаллические решетки нацелены раз­лично. Границы меж зернами именуют больше у еловыми, потому что кристаллографические направления в примыкающих зернах об­разуют углы, достигающие 10-ов градусов.

Каждое зерно металла состоит из отдельных субзерен, образующих так именуемую субструктуру. Суб­зерна разориентированы относительно друг дружку от АТОМНО-КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА МЕТАЛЛОВ нескольких толикой до единиц градусов — малоугловые границы.

Границы меж отдельными кри­сталлами (зернами) обычно представляют переходную область ши­риной до 3—4 межатомных расстояний, в какой решетка 1-го кристалла, имеющего определенную кристаллографическую ориен­тацию, перебегает в решетку другого кристалла, имеющего иную кристаллографическую ориентацию. Потому на границе зерна в переходной области атомы размещены по АТОМНО-КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА МЕТАЛЛОВ другому, чем в объеме зерна. Не считая того, по границам зернышек в технических металлах концентрируются примеси, что еще более нарушает верный порядок расположения атомов. Несколько наименьшие нарушения наблюдаются на границах субзерен.


atomno-kristallicheskaya-struktura-metallov.html
atomnoe-yadro-radioaktivnost.html
atopicheskaya-patologiya-u-detej-prozhivayushih-v-usloviyah-sochetannogo-vozdejstviya-antropogennoj-nagruzki-i-jodnogo-deficita-14-01-08-pediatriya.html