Кристаллическое строение вещества

1. Кристаллическое строение вещества

Кафедра «Технология конструкционных материалов и производство ракетно-космической техники»
Кристаллическое строение вещества
Природные кристаллы: кварца-горного хрусталя (а) и топаза (б)
а)
б)
Схематическая модель расположения частиц в веществе
1
БГТУ «ВОЕНМЕХ»

2. Пространственно-кристаллическая решетка

Кафедра «Технология конструкционных материалов и производство ракетно-космической техники»
Пространственно-кристаллическая решетка
Основные характеристики кристаллической решетки
• углы между осями α, β, γ;
• периоды решетки a, b, c;
• число атомов, приходящееся на ячейку n;
• координационное число Z, равное числу
ближайших равноудаленных атомов
• коэффициент компактности К, равный доле
объема ячейки, занятой атомами:
2
БГТУ «ВОЕНМЕХ»

3. Решетка объемоцентрированная кубическая (ОЦК)

Кафедра «Технология конструкционных материалов и производство ракетно-космической техники»
Решетка объемоцентрированная кубическая (ОЦК)
r – наименьшее расстояние до
соседних атомов
Характеристики решетки
угол между осями
период решетки
число атомов на ячейку
координационное число
коэффициент компактности
α = β = γ = 90°;
a = b = c;
n = 2;
Z = 8;
К = 0,68
3
БГТУ «ВОЕНМЕХ»

4. Решетка гранецентрированная кубическая (ГЦК)

Кафедра «Технология конструкционных материалов и производство ракетно-космической техники»
Решетка гранецентрированная кубическая (ГЦК)
r – наименьшее расстояние до
соседних атомов
Характеристики решетки
угол между осями
период решетки
число атомов на ячейку
координационное число
коэффициент компактности
α = β = γ = 90°;
a = b = c;
n = 4;
Z = 12;
К = 0,74
4
БГТУ «ВОЕНМЕХ»

5. Решетка гексагональная плотноупакованная (ГПУ)

Кафедра «Технология конструкционных материалов и производство ракетно-космической техники»
Решетка гексагональная плотноупакованная (ГПУ)
Характеристики решетки
угол между осями
период решетки
число атомов на ячейку
координационное число
коэффициент компактности
α = β = 90°, γ = 120°;
a = b, c = 1,633;
n = 6;
Z = 12;
К = 0,74
5
БГТУ «ВОЕНМЕХ»

6. Точечные дефекты

Кафедра «Технология конструкционных материалов и производство ракетно-космической техники»
Точечные дефекты
Вакансия – это узел кристаллической
решетки незанятый атомом или
ионом.
Межузельный атом – атом,
расположенный в межатомном
пространстве кристаллической
решетки
Образование вакансии или
межузельного атома приводит к
локальному искажению решетки
кристалла
6
БГТУ «ВОЕНМЕХ»

7. Краевая дислокация

Кафедра «Технология конструкционных материалов и производство ракетно-космической техники»
Краевая дислокация
7
БГТУ «ВОЕНМЕХ»

8. Винтовая дислокация

Кафедра «Технология конструкционных материалов и производство ракетно-космической техники»
Винтовая дислокация
8
БГТУ «ВОЕНМЕХ»

9. Границы зерен и субзерен

Кафедра «Технология конструкционных материалов и производство ракетно-космической техники»
Границы зерен и субзерен
Малоугловые и большеугловые границы в Feγ
9
БГТУ «ВОЕНМЕХ»

10. Диффузия в металлах

Кафедра «Технология конструкционных материалов и производство ракетно-космической техники»
Диффузия в металлах
Под диффузией понимают перемещение атомов в кристаллическом теле
на расстояния, превышающие средние межатомные для данного
вещества
Диффузия может осуществляться по вакансионному и межузельному
механизмам.
Диффузия сопровождается массопереносом.
10
БГТУ «ВОЕНМЕХ»

11. Самопроизвольная кристаллизация

Кафедра «Технология конструкционных материалов и производство ракетно-космической техники»
Самопроизвольная кристаллизация
Изменение свободной
энергии металла
Кривые охлаждения при
кристаллизации
Схема процесса кристаллизации
11
БГТУ «ВОЕНМЕХ»

12. Рост зародышевых центров

Кафедра «Технология конструкционных материалов и производство ракетно-космической техники»
Рост зародышевых центров
с образованием двумерного зародыша
Кинетика
кристаллизации
при наличии винтовой дислокации
Параметры кристаллизации
Ч.Ц. – число зародышевых центров, возникающих
в единице объема за единицу времени
С.Р. – скорость увеличения линейных размеров
растущего кристалла
12
БГТУ «ВОЕНМЕХ»

13. Строение слитка

Кафедра «Технология конструкционных материалов и производство ракетно-космической техники»
Строение слитка
Схема дендритных
кристаллов
Схема макроструктуры слитка
13
БГТУ «ВОЕНМЕХ»