4 Вопрос

К механическим свойствам металлов относят: прочность, упругость, пластичность, твердость, ударную вязкость.

Диаграмма растяжения металлов:

Прочность, упругость и пластичность изучаются при испытаниях на растяжение.

Прочность – способность материалов выдерживать нагрузки без разрушения.

Упругость – способность материалов изменять форму под действием нагрузки, и возвращаться в исходное состояние после снятия нагрузки.

Пластичность – способность материала приобретать необратимые изменения формы под действием нагрузки.

_ПЦ – предел пропорциональности – максимальное напряжение, до которого материал деформируется строго упруго, то есть соблюдается закон Гука  = E, где E – модуль упругости.

_0,2 – условный предел текучести – это напряжение, вызывающее пластическую деформацию равную 0,2 % = _ПЛ.

_Т – физический предел текучести – это напряжение, при котором происходит значительное увеличение пластической деформации, при этом напряжение остается постоянным (присутствует не у всех металлов).

_В – предел прочности – это максимальное напряжение, которое выдерживает материал не разрушаясь – основная характеристика механической прочности.

5 вопрос

Для описания кристаллической структуры пользуются понятием пространственная или кристаллическая решётка.

Кристаллическая решётка представляет собой воображаемую пространственную сетку, в узлах которой располагаются атомы (ионы), образующие твердое кристаллическое тело. Для удобства изображения кристаллического строения атомы обычно соединяют прямыми линиями.

Наименьший объем кристалла, дающий представление об атомной структуре материала во всем объеме, получил название элементарной кристаллической ячейки.

ПОЛИКРИСТА́ЛЛЫ (от поли... и кристаллы), агрегаты хаотически ориентированных мелких кристаллов разного размера и неправильной формы, которые называются кристаллитами или кристаллическими зернами.

6 вопрос

Все атомы в кристаллической решётке расположены в определенной закономерности. Между всеми атомами существуют силы притяжения и отталкивания, которые уравновешены. В каждом кристаллическом теле эти силы различны, поэтому любому твердому кристаллическому телу соответствует своя кристаллическая решётка. Переход вещества из твердого состояния в жидкое (при нагревании) происходит при постоянной температуре, называемой температурой плавления. Каждый металл имеет свою конкретную температуру плавления.

7 вопрос

Основные типы решеток.

схема	название	количество атомов
	кубическая	1
	Объемно-центрированная кубическая (ОЦК)	2
	Гранецентрированная кубическая (ГЦК)	3

8 вопрос

КООРДИНАЦИОННОЕ ЧИСЛО - характеристика кристаллической решетки, вытекающая из ее геометрии и отражающая плотность упаковки элементарных частиц в кристалле. Координационное число определяет число ближайших равноудаленных элементарных частиц.

(Плотность упаковки представляет собой отношение суммарного объема, занимаемого собственно атомами в кристаллической решетке, к ее полному объему.)

Компактность - степень заполненности кристаллической решётки объема атомами.

9 вопрос

У некоторых материалов кристаллическая решетка может меняться при изменении температуры. Это явление называется полиморфизм. Иногда это может вызывать изменение свойств. Поэтому при работе с такими материалами нужно учитывать данное обстоятельство.

10 вопрос

АНИЗОТРОПИ́Я (от греч. anisos — неравный и tropos — направление), зависимость свойств вещества от направления. Анизотропия характерна, например, для механических, оптических, магнитных, электрических и др. свойств кристаллов, т. к. обусловлена закономерностью и симметрией их внутреннего строения. (см. Неймана принцип, Симметрии принцип Кюри). Все кристаллы в отношении хотя бы некоторых своих свойств обязательно анизотропны. Анизотропия является следствием того, что в структуре кристалла в разных направлениях различны расстояния и силы связи между атомами и проявляется тем сильнее, чем ниже симметрия кристаллов.

Не все свойства в кристаллах анизотропны. Некоторые свойства, такие как, например, плотность и удельная теплоемкость, изотропны и не зависят от направления. Изотропные свойства описываются скалярными величинами. В то же время, многие свойства, например, теплопроводность, диэлектрическая восприимчивость, магнитная восприимчивость, показатель преломления света и др., существенно зависят от направления, по отношению к которому они определены, и описываются тензорными величинами. Если имеется зависимость свойств от направления, то для их описания, которое в общем случае зависит от ориентации системы координат, используют кристаллофизическую систему координат.

Естественная анизотропия — наиболее характерная особенность кристаллов. Она проявляется в различии скоростей роста кристаллов в разных направлениях. Именно поэтому кристаллы вырастают в виде правильных многогранников: шестиугольные призмы кварца, кубики каменной соли, восьмиугольные кристаллы алмаза, разнообразные, но всегда шестиугольные звёздочки снежинок. В случае изотропности скорости роста, кристалл вырастал бы в форме шара.

Механическая анизотропия состоит в различии механических свойств — прочности, твердости, вязкости, упругости — в разных направлениях. Количественно упругую анизотропию оценивают по максимальному различию модулей упругости. Проявлением анизотропии механических свойств являются особенности пластической деформации кристаллов. Кристалл деформируется не по направлению действующей силы, а только в некоторых кристаллографических плоскостях по определенным кристаллографическим направлениям, зависящим от структуры кристалла. Как правило, плоскостями и направлениями скольжения служат плоскости и направления плотнейшей упаковки.

Анизотропия присуща жидким кристаллам, природным и синтетическим полимерным веществам. Анизотропия этих веществ, как и кристаллов, в основном определяется их атомным строением и не обязательно требует различия всех свойств во всех направлениях. Наоборот, допустимо закономерное равенство величины какого-либо свойства для некоторых разных направлений.

11 вопрос

Анизотропия проявляется только в пределах одного монокристалла или зерна-кристаллита. В поликристаллических телах она не наблюдается из-за усреднения свойств по каждому направлению для огромного количества произвольно ориентированных друг относительно друга зерен.

12 вопрос

13 вопрос

Точечные дефекты кристаллического строения. Эти дефекты малы во всех трех измерениях, и размеры их не превышают нескольких атомных диаметров. К точечным дефектам относятся вакансии (дефекты Шотки), т.е. узлы решетки, в которых атомы отсутствуют. При этом кристаллическая решетка материала претерпевает некоторое искажение. Вакансии в металлах участвуют в диффузионных процессах.

Межузельные атомы (дефекты Франкля). Это дефекты, обусловленные переходом атома из узла решетки в междоузлие. Вокруг атома в междоузлии возникает искажение кристаллической решетки, которое намного выше, чем при образовании вакансии (до 20 % от межатомного расстояния). Наличие в металлах межузельных атомов вызывает некоторое упрочнение, повышение электросопротивления и влияет на некоторые другие свойства.

Примесные атомы внедрения находятся в междоузлиях решетки, образуя раствор внедрения. Поэтому целесообразно, для большей определенности, межузельные атомы основного металла не называть атомами внедрения, под которыми будем подразумевать только чужеродные атомы, находящиеся между узлами решетки. Примесные атомы замещения находятся в узлах решетки, занимая места атомов основного металла, т.е. образуя раствор замещения. Вакансии и атомы замещения могут находиться в любых узлах решетки. Межузельные атомы и примесные атомы внедрения располагаются не в любом междоузлии, а преимущественно в таких местах (пустотах), где для них имеется больше свободного пространства.