Влияние типа кристаллической решетки на пластичность материалов - Реферат

Не случайно даже историческая хронология строится по названиям материалов - каменный век, медный век, бронзовый век, железная эра. Нынешнее время трудно охарактеризовать каким либо материалом. Даже понятие «век компьютерных технологий» неотделимо от материалов, поскольку только прогресс в области материаловедения позволил создать и компьютеры, и линии их связи [2]. Среди различных физических и химических параметров материалов одними из достаточно значимых считаются их пластичность и хрупкость. Пластичностью называют способность любого материала менять свою форму, а также размеры под воздействием некоторого усилия, но при этом: - не образовывать трещин;Кристаллическая решетка называется молекулярной в том случае, если в ее узлах располагаются молекулы. Они связаны между собой межмолекулярными сравнительно слабыми силами, называемые ван-дер-ваальсовыми, однако сами атомы внутри молекулы соединяются существенно более сильной ковалентной связью (полярной либо неполярной). При нагревании относительно слабые межмолекулярные связи разрушаются довольно легко, поэтому вещества с такими решетками имеют очень низкие температуры плавления и малую твердость, они нерастворимы либо малорастворимы в воде, растворы их практически не проводят электрический ток, характеризуются значительной летучестью. Металлической называется такая кристаллическая решетка, узлы которой сформированы атомами и положительными ионами (катионами) металла со свободными валентными электронами (отцепившимися от атомов при образовании ионов), беспорядочно движущимися в объеме кристалла. Все металлы являются кристаллическими телами, имеющими определенный тип кристаллической решетки, состоящей из малоподвижных положительно заряженных ионов, между которыми движутся свободные электроны (так называемый электронный газ).К ним относятся: - высокая пластичность; - высокие тепло и электропроводность; - положительный температурный коэффициент электрического сопротивления, означающий рост сопротивления с повышением температуры и сверхпроводимость многих металлов (около 30) при температурах, близких к абсолютному нулю; хорошая отражательная способность (металлы непрозрачны и имеют характерный металлический блеск); - термоэлектронная эмиссия, т. е. способность к испусканию электронов при нагреве; кристаллическое строение в твердом состоянии. ДЕФОРМАЦИЯ (от лат . deformatio - искажение)-изменение взаимного расположения точек твердого тела, при котором меняется расстояние между ними, в результате внешних воздействий или различных физико-механических процессов, возникающих в самом теле (например, изменение объема кристаллов при изменении температуры). Многочисленные исследования изменения структуры поверхности твердых тел при пластической деформации свидетельствуют о том, что пластическая деформация происходит путем послойного смещения одной части кристалла относительно другой. Пластическими называют деформации, при которых происходит необратимое смещение атомов в кристаллической решетке под действием предельных значений касательных напряжений ?. Пластическая деформация некоторых металлов, имеющих плотноупакованные решетки, помимо скольжения, может осуществляться двойникованием, которое сводится к переориентировке части кристалла в положение, симметричное по отношению к первой части относительно плоскости, называемой плоскостью двойникования.Обычно кусок металла состоит из скопления большого числа маленьких кристаллов неправильной формы, называемых зернами. Поверхности раздела зерен называются границами зерен. При определенных условиях, обычно при очень медленном контролируемом отводе тепла при кристаллизации (затвердевании металла), может быть получен кусок металла, представляющий собой один кристалл, его называют монокристаллом. Встречаются в природе кристаллы, как монокристаллы, так и зерна в поликристаллах, никогда не обладают строгой периодичностью в расположении атомов, т.е. не являются идеальными кристаллами.

Содержание

Введение

1. Типы кристаллических решеток

2. Влияние типов кристаллической решетки на пластичность материалов

Заключение

Список используемой литературы

Научно-технический прогресс тесно связан с разработкой и применением новых материалов. Не случайно даже историческая хронология строится по названиям материалов - каменный век, медный век, бронзовый век, железная эра. По мере накопления знаний и умений людей появлялись все новые материалы. Нынешнее время трудно охарактеризовать каким либо материалом. Его называют веком полупроводников, веком полимеров, веком сверхпроводников, и т.д. Даже понятие «век компьютерных технологий» неотделимо от материалов, поскольку только прогресс в области материаловедения позволил создать и компьютеры, и линии их связи [2].

Материаловедение - прикладная наука о связи состава, строения и свойств материалов. Теоретической основой материаловедения являются соответствующие разделы физики и химии.

Для конструкционных материалов основными свойствами являются: физические: плотность, теплопроводность, теплоемкость, электропроводность, магнитные свойства;

химические: способность вступать в химические соединения, жаростойкость;

механические: прочность, пластичность, твердость, упругость и вязкость.;

технологические: жидкотекучесть, ковкость, обрабатываемость резанием;

эксплуатационные: сопротивление коррозии, изнашиванию и усталости, жаропрочность, хладостойкость и др.

Все эти свойства определяются составом и строением материалов.

Среди различных физических и химических параметров материалов одними из достаточно значимых считаются их пластичность и хрупкость. Пластичностью называют способность любого материала менять свою форму, а также размеры под воздействием некоторого усилия, но при этом: - не образовывать трещин;

- сохранять образовываемую форму после завершения (снятия) прилагаемой нагрузки.

Идеальная кристаллическая решетка представляет собой многократное повторение элементарных кристаллических ячеек. Для реального металла характерно наличие большого количества дефектов строения, нарушающих периодичность расположения атомов в кристаллической решетке. Эти дефекты оказывают существенное влияние на свойства материала.

Основные свойства материалов можно подразделить на физические, механические, технологические и эксплуатационные.

От физических и механических свойств зависят технологические и эксплуатационные свойства материалов.

Среди механических свойств прочность занимает особое место, так как прежде всего от нее зависит неразрушаемость изделий под воздействием эксплуатационных нагрузок. Учение о прочности и разрушении является одной из важнейших составных частей материаловедения. Оно является теоретической основой для выбора подходящих конструкционных материалов для деталей различного целевого назначения и поиска рациональных способов формирования в них требуемых прочностных свойств для обеспечения надежности и долговечности изделий [1].

Обычно кусок металла состоит из скопления большого числа маленьких кристаллов неправильной формы, называемых зернами. Кристаллические решетки в отдельных зернах ориентированы относительно друг друга случайным образом. Поверхности раздела зерен называются границами зерен. Такой кусок металла является поликристаллом. При определенных условиях, обычно при очень медленном контролируемом отводе тепла при кристаллизации (затвердевании металла), может быть получен кусок металла, представляющий собой один кристалл, его называют монокристаллом. Встречаются в природе кристаллы, как монокристаллы, так и зерна в поликристаллах, никогда не обладают строгой периодичностью в расположении атомов, т.е. не являются идеальными кристаллами. В действительности реальные кристаллы содержат несовершенства (дефекты) кристаллического строения.

Дислокация - линейный дефект определяет высокую пластичность материала.

Наличие в металлах подвижных дислокаций (уже в процессе кристаллизации возникает до 106…108 дислокаций в сечении, равном 1см2) приводит к их пониженной сопротивляемости нагружению, т.е. высокой пластичности и невысокой прочности.

Очевидно, что наиболее эффективным способом повышения прочности будет удаление дислокаций из металла. 10 мкм.»Однако такой путь не технологичен, т.к. бездислокационные металлы удается получать лишь в виде тонких нитей (так называемых «усов») диаметром в несколько микрон и длиной до 10 мкм.

Поэтому практические способы упрочнения основаны на торможении, блокировании подвижных дислокаций путем резкого увеличения числа дефектов решетки (в первую очередь линейных и поверхностных!), а также создании многофазных материалов.

Таким образом пластичность материалов напрямую зависит от дефектов кристаллической решетки.

1. Аникина Валентина Ильинична, доцент, кандидат технических наук ОСНОВЫ КРИСТАЛЛОГРАФИИ И ДЕФЕКТЫ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ

2. Вонсовский С.В. Магнетизм. М.: Наука, 1984. - 208 с.

3. Власов С.Н. и др. Устройство, наладка и обслуживание металлорежущих станков и автоматических линий. М., 2008

4. Орлов А. Н., Введение в теорию дефектов в кристаллах, М., 1983;

5. Рыбин В. В., Большие пластические деформации и разрушение металлов, М., 1986.

6. Хоникомб Р., Пластическая деформация металлов, пер. с англ., М., 1972;

7. Хирт Дж., Лоте И., Теория дислокаций, [пер. с англ.], М., 1972;

8. Кочергин А.И. и др. Металлообрабатывающие станки, линии и инструменты. Минск, 2007

9. Металлические стекла /Под ред. Дж. Дж. Гилмана и Х. Дж Лими. - М.: Металлургия, 1984. - 263 с.

10. Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы электронной техники. М.: Высш.шк.,1986. - 367 с.

11. Пихтин А.Н. Физические основы квантовой электроники и оптотроники. - М.: Высшая школа, 1983. - 367 с.

12. Полухин П.И., Горелик С.С., Воронцов В.К. Физические основы пластической деформации. М.: Металлургия. 1982. - 584 с.

Размещено на