Структурные технологии материалов и материаловедения - Курсовая работа

Подготовил: студент группы 14-MI-60В технике все металлы и сплавы принято делить на черные и цветные. Для того чтобы правильно выбрать материал для изготовления деталей машин с учетом условий их эксплуатации, механических нагрузок и других факторов, влияющих на работоспособность и надежность машин, необходимо знать внутреннее строение, физико-химические, механические и технологические свойства металлов. Металлы и их сплавы в твердом состоянии имеют кристаллическое строение. Форма элементарной кристаллической ячейки определяет совокупность свойств металлов: блеск, плавкость, теплопроводность, электропроводность, обрабатываемость и анизотропность (различие свойств в различных плоскостях кристаллической решетки) . При дальнейшем росте кристаллы отталкиваются, рост одних кристаллов мешает росту соседних, в результате чего образуются неправильной формы группы кристаллов, которые называют зернами.Под механическими свойствами, как известно, понимают способность металла или сплава сопротивляться воздействию внешних сил. Прочность характеризует свойство металла или сплава в определенных условиях и пределах, не разрушаясь, воспринимать те или иные воздействия внешних сил.Твердость металлов и сплавов определяют в основном с помощью трех методов, названных по именам их изобретателей: метод Бринелля, метод Роквелла и метод Виккерса. I Измерение твердости по методу Бринелля заключается в том, что с помощью твердомера ТШ в поверхность испытуемого металла вдавливается стальной закаленный шарик диаметром 2,5 5 или 10 мм под действием статической-нагрузки Р. Измерение твердости по Роквеллу осуществляется с помощью прибора ТК вдавливанием в испытуемый металл шарика диаметром 1,59 мм (1/16 дюйма) или алмазного конуса с углом при вершине 120° (для особо твердых сталей и сплавов). Измерение твердости по Виккерсу производится с помощью прибора ТП вдавливанием в металл алмазной четырехгранной пирамиды с углом при вершине а= 136°.Общее свойство металлов и сплавов - их кристаллическое строение, характеризующееся определенным закономерным расположением атомов в пространстве. Для описания атомно-кристаллической структуры используют понятие кристаллической решетки, являющейся воображаемой пространственной сеткой с ионами (атомами) в узлах. Атомно-кристаллическая структура может быть представлена не рядом периодически повторяющихся объемов, а одной элементарной ячейкой. В кристалле элементарные частицы (атомы, ионы) сближены до соприкосновения. В точках пересечения прямых линий располагаются атомы; они называются узлами решетки.Для реального металла характерно наличие большого количества дефектов строения, нарушающих периодичность расположения атомов в кристаллической решетке.К точечным дефектам относятся: а) свободные места в узлах кристаллической решетки - вакансии (дефекты Шоттки); б) атомы, сместившиеся из узлов кристаллической решетки в межузельные промежутки - дислоцированные атомы (дефекты Френкеля); в) атомы других элементов, находящиеся как в узлах, так и в междоузлиях кристаллической решетки - примесные атомы. Точечные дефекты образуются в процессе кристаллизации под воздействием тепловых, механических, электрических воздействий, а также при облучении нейтронами, электронами, рентгеновскими лучами. Точечные дефекты не закреплены в определенных объемах металла, они непрерывно перемещаются в кристаллической решетке в результате диффузии.Если экстраплоскость находится в верхней части кристалла, то дислокацию называют положительной и обозначают знаком «», если в нижней - то отрицательной и обозначают знаком «-». Дислокации одного знака отталкиваются, а противоположного - притягиваются. Помимо краевых дислокаций в кристаллах могут образовываться и винтовые дислокации (рис. Дислокации образуются уже при кристаллизации металлов, а также в ходе пластической деформации и фазовых превращений. Использование теории дислокаций позволило объяснить большое расхождение между теоретической и фактической прочностью металлов.Если угловая разориентировка решеток соседних зерен меньше 5°, то такие границы называются малоугловыми границами. Строение границ зерен оказывает большое влияние на свойства металла. Граница между зернами представляет собой узкую переходную зону шириной 5-10 атомных расстояний с нарушенным порядком расположения атомов. В граничной зоне кристаллическая решетка одного зерна переходит в решетку другого (рис. Напряжения от скопления дислокаций у границ одних зерен упруго распространяются через границы в соседние зерна, что приводит в действие источники образования новых дислокаций (источники Франка-Рида).При охлаждении жидкого вещества не всегда происходит его кристаллизация. при определенных условиях может образоваться неравновесное твердое аморфное (стеклообразное) состояние. В стеклообразном состоянии могут находиться простые вещества (углерод, фосфор мышьяк, сера, селен), оксиды (например, бора, кремния, фосфора), галогениды, халькогениды, многие органические полимеры.

План

1. Строение металлов, разница между аморфным и кристаллическим телом

2. Механические свойства металлов

3. Определение твердости металлов и сплавов методом Бринелля, методом Роквелла и методом Виккерса

4. Кристаллическое строение металлов

5. Дефекты строения кристаллических тел

5.1 Точечные дефекты

5.2 Линейные дефекты

5.3 Поверхностные дефекты

6. Аморфные вещества

1. Строение металлов, разница между аморфным и кристаллическим телом