Материаловедение. Строение и основные свойства металлов

Сентябрь 9, 2022

Главная
Химия
Материаловедение. Строение и основные свойства металлов

Содержание

2. Литература: 1. Лившиц Б.Г. Металлография. М.: Металлургия, 1971 или 1990. 2. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая
3. Павел Петрович Аносов П.П. Аносовым впервые было введено в практику и распространено понятие о макроструктуре как
4. Дмитрий Константинович Чернов [20. 10(1.11). 1839, Петербург, - 2.1.1921, Ялта], русский учёный в области металлургии, металловедения,
5. Простые – металлы с полностью заполненными или полностью незаполненными электронами d- и f- оболочки. Пример. Переходные
6. Металлы обладают рядом характерных свойств: - высокой тепло- и электропроводностью; - положительным температурным коэффициентом электро-сопротивления; -
7. Металл можно рассматривать как коллектив положительных ионов, находящихся в среде свободных электронов. Взаимодействие между положительными ионами
8. Кристаллическая решетка представляет собой воображаемую пространственную сетку, в узлах которой располагаются атомы (ионы), образующие твердое кристаллическое
9. Кристаллические пространственные решетки делят на 7 систем - сингоний, исходя из соотношения между осевыми единицами и
11. Металлы образуют кристаллические решетки: кубическую объемноцентрированную (ОЦК), кубическую гранецентрированную (ГЦК), гексагональную (ГП). Плотность кристаллической решетки характеризуется
12. Для обозначения плоскостей пространственной решетки кристалла используют индексы Миллера. Порядок определения индексов для данной плоскости: 1.
13. Наиболее плотноупакованными плоскостями для ОЦК решетки является (110), для ГЦК (111) и для ГП решетки (0001).
14. Конец лекции
23. Скачать презентацию

Слайд 2

Литература:
1. Лившиц Б.Г. Металлография. М.: Металлургия, 1971 или 1990.
2. Лахтин

Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.: Металлургия, 1984. 360 с. (Ю. М. Лахтин, В. П. Леонтьева, 3-е изд., перераб. и доп. М. Машиностроение 1990)
3. Научные основы материаловедения./ Под ред. Б.Н.Арзамасова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана. 1994, 366 с.
4. Солнцев Ю.П. Материаловедение. Academia; 2007 г.; 493 стр.
5. Зарипов Н.Г. Методы металлографического анализа. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Материаловедение». Уфа, 1999.
6. Зарипов Н.Г., Зарипова Р.Г. Структура сплавов в равновесном состоянии. Методические указания к лабораторным работам по курсу "Материаловедение". Уфа, 1999.

Слайд 3

Павел Петрович Аносов
П.П. Аносовым впервые было введено в практику и

распространено понятие о макроструктуре как о показателе качества металла, а также обосновано выявление макроструктуры травлением и применение микроскопа для изучения макроструктуры как метода исследования.
П.П. Аносов - зачинатель производства специальных сталей - титановых, марганцевых, хромистых и других.
В 1837 г. из выплавленного булата Павел Петрович изготовил первый клинок. С этого времени на Златоустовской фабрике началось массовое производство булатных сабель и шашек.

Слайд 4

Дмитрий Константинович Чернов
[20. 10(1.11). 1839, Петербург, - 2.1.1921, Ялта], русский

учёный в области металлургии, металловедения, термич. обработки металлов.
В 1866-68 в результате практич. изучения причин брака при изготовлении орудийных поковок, а также глубокого анализа работ своих предшественников П. П. Аносова, П. М. Обухова, А. С. Лаврова и Н. В. Калакуцкого по вопросам выплавки, разливки и ковки стальных слитков Чернов Д. К. установил зависимость структуры и свойств стали от её горячей механич. и термич. обработки. Чернов Д. К. открыл критич. температуры, при которых в стали в результате её нагревания или охлаждения в твёрдом состоянии происходят фазовые превращения, существенно изменяющие структуру и свойства металла.

Слайд 5

Простые – металлы с полностью заполненными или полностью незаполненными электронами d-

и f- оболочки.
Пример.
Переходные – металлы, где электронные уровни заполнены непоследовательно.
Пример.

Металлы – это вещества, которые имеют в твердом состоянии кристаллическую решетку и коллективизиро-ванные электроны.
Среди всех известных элементов, металлов - подавляющее большинство - 76. Такие элементы как Si, Ge, As, Se, Te относят к полупроводникам (их свойства находятся между свойствами металлов и неметаллов).
Металлы делятся на простые и переходные.

Слайд 6

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, α-Sn занимает промежуточные значения (8…10 эв).

Слайд 7

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.

Слайд 8

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.

Слайд 9

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 α, β и γ. В результате получаются 14 типов кристаллических решеток, которые называются решетками Браве.

Слайд 10

Слайд 11

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.

Слайд 12

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.

Слайд 13

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.

Слайд 14

Конец лекции

Слайд 15

Слайд 16

Слайд 17

Слайд 18

Слайд 19

Слайд 20

Слайд 21

Материаловедение. Строение и основные свойства металлов

Содержание

Литература: 1. Лившиц Б.Г. Металлография. М.: Металлургия, 1971 или 1990.2. Лахтин

Павел Петрович Аносов П.П. Аносовым впервые было введено в практику и

Дмитрий Константинович Чернов [20. 10(1.11). 1839, Петербург, - 2.1.1921, Ялта], русский