Оглавление:
Зеренное строение металлов. Границы зерен и субзерен
- Зернистая структура металла. Границы зерен и подзерен поликристаллические, состоящие из мелких кристаллов. Они характеризуются металлическими свойствами и составляют 50% всех химических элементов. Структура металла и его сплавов кристаллическая. В процессе кристаллизации кристаллы приобретают неправильную форму. Их называют злаками. Каждая частица имеет свою ориентацию кристаллической решетки, которая отличается от ориентации соседних зерен. Размер частиц металла влияет на его механические свойства.
Эти свойства, вязкость и пластичность намного выше, если металл имеет мелкие частицы. Это называется границей зерен, которая может быть следующей: наклонена к положению оси вращения в той же плоскости, что и граница; кручение с перпендикуляром к оси плоскости. Такой кусок металла является поликристаллическим. Границы зерен определяются точками соприкосновения соседних кристаллов. О размере, структуре и свойствах структуры частиц можно судить по разрушению металла. В поликристаллических материалах размер зерен составляет от 1 до 1000 мкм.
Зерно дезориентировано, вращаясь против другого до нескольких десятков градусов. Людмила Фирмаль
Граница является главным дефектом металла. На границах между частицами атом не имеет правильного положения. Существует широкая переходная область нескольких атомных диаметров, в которой решетка одного зерна переходит в решетку другого зерна с различными ориентациями. Структура переходного слоя(границы), поскольку ни поверхность скольжения, ни вектор гамбургера не изменяются при пересечении границы, способствует накоплению в нем дислокаций. Нарушение правильного расположения способствует тому, что на границах зерен увеличивается концентрация примесей, что снижает поверхностную энергию. Внутри частиц нарушается правильная кристаллическая структура. Границы субзерен не очень нарушены.
Все металлы обладают общими свойствами: пластичностью, высокой теплопроводностью и электропроводностью, определенным металлическим блеском, увеличением электрического сопротивления при повышении температуры. Из жидких расплавов вырастает Монокристалл, который и является монокристаллом. Размер монокристаллов невелик, их используют в лабораториях для изучения свойств вещества. Металлы и сплавы, полученные в самых общих условиях, состоят из большого количества кристаллов и имеют поликристаллическую структуру. Изучив структуру металла с помощью рентгеноструктурного анализа и электронной микроскопии, удалось доказать, что внутренняя структура кристаллических зерен не была правильной.
- В кристаллической решетке реального металла имеются различные дефекты (неполнота), которые разрушают связи между атомами и влияют на свойства металла. Все дефекты решетки являются нарушениями укладки атомов в решетке. Расположение атомов в решетке состоит из центрального Куба (b-и B-железо, B-титан, хром, вольфрам, ванадий), Куба, поверхность которого является центром (g-железо, алюминий, медь, никель, свинец).、 Зерна в поликристалле не монолитны, а состоят из отдельных подзерен, которые вращаются относительно друг друга под малыми углами.
Субграней представляет собой многогранник, содержащий несколько дислокаций или их вообще нет. Основные характеристики подзоны: тип, расположение, структура, плотность дислокаций. Многие дислокации образуются в результате механического сдвига. Границы субзерен и зерен в металле делятся на малые и большие углы. Небольшой угол граница наблюдается между субзерен и дислокационной структуры. Малоугловые границы могут быть представлены серией параллельных граничных дислокаций. Образование подзерен с дислокациями малых углов называется полигонизацией.
Структура границы большого угла является более сложной. Людмила Фирмаль
Субграница образуется определенной дислокационной системой. В зависимости от того, какой материал и какое воздействие он оказывает на окружающую среду, определяется местоположение дислокации. При незначительной деформации металла местом накопления дислокаций является поверхность скольжения. Если металлы, такие как алюминий, железо, подвергаются сильной деформации, то дислокация представлена в виде сложного сплетения: пространства, решетки. Структура, в которой подзерна перепутаны друг с другом под углом 15-300, представляет собой блок или мозаику. Плотность дислокаций в металле увеличивается с увеличением угла ориентации подзерен и уменьшением их размеров.
Атомы, расположенные на границах зерен и атомы на поверхности кристалла за счет некомпенсированных сил межатомного взаимодействия, обладают более высоким потенциалом по сравнению с атомами субзеренного объема. Наличие дислокаций влияет на прочностные качества металла. Согласно теоретическим расчетам, предел упругости чистого металла в 1000 раз превышает реальный, а предел упругости стали в 100 раз выше.
Смотрите также:
Методические указания по материаловедению
