Раздел 1. Строение материалов
1.1. Качественные задачи
Задачи по изучению атомно-кристаллических решеток
1. Прочитайте условия задачи.
Какими ценными свойствами обладает металл-алюминий, обусловливающими его широкое применение в технике и в нефтехимической промышленности. Зарисуйте кристаллическую решетку, характерную для алюминия. Определите, чему равно координационное число.
2. Запишите условия задачи.
Дано: Al
Найти: тип кристаллической решетки-?,
К-?,
свойства -?
3. Воспользуйтесь справочником и определите тип кристаллической решетки.
тип – ГЦК.
4. Зарисуйте кристаллическую решетку Al.
4. Определите, чему равно координационное число.
К = 12
5. Воспользуйтесь справочником и выпишите свойства алюминия.
ρ = 2.7 г/ см3,
tпл.= 660ºC,
σв = 100 МПа,
δ = 35 %.
Высокая коррозионная стойкость в атмосфере и в среде многих органических кислот.
Ввиду низкой прочности алюминий применяют для ненагруженных деталей и элементов конструкций, когда от материала требуется мягкость, свариваемость. Так как, он имеет относительно низкий удельный вес, из него изготовливают цистерны для перевозки нефти и нефтепродуктов. Благодаря высокой теплопроводности его используют в теплообменной аппаратуре.
Наибольшее применение имеют алюминиевые сплавы, в которых временное сопротивление достигает 500-700 МПа при плотности не более 2.850 г/см3.
Из алюминия с добавлением марганца и магния изготавливают сварные баки, трубопроводы для перекачивания бензина и масла.
6. Запишите ответ.
Решетка – ГЦК; К = 12; малая плотность; высокая коррозионная стойкость и теплопроводность, хорошая свариваемость.
Задачи на явление полиморфизма
1. Прочитайте условия задачи.
Укажите возможные кристаллографические модификации, характерные железу, и интервалы температур их существования.
2. Запишите условия задачи.
Дано: Fe
Найти: кристаллические решетки - ?; t - ?
3. Воспользуйтесь литературой, найдите и зарисуйте кристаллические решетки, характерные Fe (рис. 1).
а б
Рис. 1. Типы элементарных ячеек кристаллических решеток железа: а – объемно-центрированная кубическая (ОЦК); б – гранецентрированная (ГЦК) решетка
4. Найдите в справочнике или учебнике температурные интервалы существования этих решеток и запишите их.
ОЦК существует до 911ºC, такое железо называют α– Fe;
ГЦК существует от 911ºC до 1392ºC, такую аллотропическую форму называют γ– Fe;
ОЦК существует в интервале 1392ºC-1536ºC, эту аллотропическую форму называют δ– Fe.
5. Запишите ответ.
Fe, тип решетки – ОЦК; аллотропическая форма – α ; интервал температур существования данной модификации до 911ºC;
Fe, тип решетки – ГЦК; аллотропическая форма – γ; интервал температур существования данной модификации 911 - 1392ºC;
Fe, тип решетки – ОЦК; аллотропическая форма – δ; интервал температур существования данной модификации 1392 - 1536ºC.
Задачи по дефектам кристаллического строения
1. Прочитайте условия задачи.
Укажите причины возникновения точечных дефектов. Какое влияние они оказывают на кристаллическое строение. Ответ сопроводите необходимыми рисунками.