Реферат: Структура и свойство материалов (из конспекта лекций)

Симметрия –общее свойство материала. Характеризуется: 1). центром симметрии( I ), 2). плоскостью симметрии (m), 3). осью симметрии (n).

1). Это некаяточка m многогранника, которая хар-ся тем, что при пересечении многогранникаотсекает одинаковые части. 2). Это плоскость, которая пересекаетмногогранник и разделяет на 2 равные зеркальные части. 3). Это ось,которая проходит через ось (центр тяжести) при повороте кристалл совмещаетсясам с собой. n=360/α

(В кристаллах встречаются лишь оси симметрии 1,2,3,4 и6 порядка. Отсутствуют 5 и 7).

Направление – [ ]; Эквивалентные направления — < >;  Совокупность плоскостей — {  }; Плоскость – (  ).

Гранецентрированная кубическая структура (ГЦК)– благородные (медь, серебро, золото), многовалентные (алюминий, свинец),переходные (никель, продий, палладий, иридий, платина). Каждый атом имеет12 ближайших соседей на расстоянии а/  2. Доля пространства заполнения шарамиη=74%.   Коэф. 0,74 – соответствует наиболее плотной упаковки в случаеравновеликих шаров. Плотноупакованная направление в ГЦК – (101), аплотноупакованная плоскость – (111).

Гексаганально плотноупакованная структура (ГПУ) – переходные (скандий, титан, цирконий),двухвалентные (магний, цинк, кадмий). Координационное число – 12,  (с/а= 8/3). Коэф. Компактности η=74%.

Объёмоцентрированная кубическая структура (ОЦК)– щелочные (литий, натрий, калий, рубидий, цезий), переходные (бром, ванадий,железо и цирконий некоторых t интервалов). Каждый атом имеет 8 ближайшихсоседей на расстоянии (а 2)/2. Плотноупакованная направление – (111),плотноупакованной плоскости нет. Коэф. Компактности η=68%. Это означаетчто, ячейка занята на 68%.

В ОЦК структуре  кол-во пустот n=4. Октоэдрическиепустоты – в центре куба и посередине рёбер, и окружены 6 атомами. Размер октоэдрическойпустоты r0=0,41R. Тетраэдрические пустоты вторые по размеру, rТ=0,225R.В ГЦК располагаются по 2 на каждой диагонали. На элементарную ячейку приходится8 тетраэдрических пустот. ГПУ – имеет октоэдрические и тетраэдрические пустоты(rТ=0,225R, r0=0,154R). ОЦК — rТ=0,291R. ВОЦК больше пустот и большего размера, чем в ГЦК.

Закон поглощения или ослабления рентген. лучей в диф. форме: />.В интегральной форме />.  μ– коэф. Пропорциональности ослабления либо поглощения лучей.

/>

Дефекты:точечные (нульмерные) малы во всех 3измерениях – вакансии, межузельные атомы; линейные (одномерные) малы вдвух измерениях, а в третьем они большего размера (на длину зерна) –дислокации, цепочки вакансий, межузельные атомы; поверхностные(двумерные) малы только в одном измерении – границы блоков и зёрен. Точечные,линейные и поверхностные явл. микроскопическими дефектами т.е. в одномнаправлении измеряется атомными диаметрами. Объёмные (трёхмерные) – макроскопичны– поры и трещины.  Вакансия – место с которого атом сместился из узларешетки. Если в кристалле N атомов и n вакансий то равновеснаяконцентрация вакансий />. В металлическихматериалах основной точечный дефект – вакансии, т.к. энергия образованиямеждоузельного дефекта меньше энергии вакансии.

Образование точечных: дефектов: по механизму Френкеля – вакансии и межузельный атом могут одновременнообразовываться при перемещении атома из его нормального положения в узлерешётки (при облучении ядерными частицами); по механизму Шоттки – атомприобретает избыток Е от соседних атомов, выходит на поверхность и занимаетузлы нового слоя, через время на место атома поверхностного слоя переходит атоми глубокого слоя, и вакансия перемещается в глубь кристалла.

Линейные дефекты – дислокации. Краевая дислокация – сдвиг на одномежатомное расстояние одной части кристалла относительно другой вдолькакой либо плоскости. Сдвиг создавший краевую дислокацию — ← векторсдвига. Экстраплоскость – лишний атомный слой. В близи экстраплоскостивнутри кристалла решётка сильно искажена. Если экстраплоскость находится вверхней части кристалла, то дислокация наз. положительной (┴), а еслинаоборот то наз. отрицательной (┬). Вектор Бёркинса (в) –явл.хар-кой дислокации по которой определяют энергию дислокации и меру искажённостикристаллической решётки дислокацией. Скольжение дислокации – перемещениедислокации по плоскости скольжения под действием касательных напряжений (в ГЦК– {111},                       в ГПУ {001} ). Винтовая дислокация– атомная плоскость закрученная вокруг линии в виде геликоида. Для винтовойдислокации ось (линия) дислокации параллельна вектору Бёркинса, а направлениеперпендикулярно.            Плотность дислокации – суммарная линиядислокаций в единице объёма 

/>.

Поверхностные дефекты – границы зёрен и субзёрен (это поверхность по обестороны от которой кристаллические решётки различаются пространственнойориентацией). Типы границ зёрен: граница наклона (ось вращения лежит вплоскости границы зёрен) и границы кручения (ось вращения перпендикулярна этойплоскости). Границы с разориентацией соседних зёрен менее 10° — малоугловые, ас большей разориентацией – высокоугловые. Субзёрна – разоерентированныезоны (на разные углы) зерна. Блок – часть зерна с идеальнойкристаллической решёткой.