Строение металлов

Лекция №2.

1.Основные свойства и классификация металлов.

2.Атомно-кристаллическое строение металлов.

3.Процесс кристаллизации.

4.Полиморфные превращения в металлах.

Основные свойства и классификация металлов.

Металлы в твердом и отчасти в жидком состоянии обладают рядом характерных свойств:

-высокой тепло- и электропроводностью.,

-положительным температурным коэффициентом электросопротивления.,

-термоэлектронной эмиссией.,

-хорошей отражательной способностью.,

-повышенной способностью к пластической деформации.

Наличие этих свойств и характеризует так называемое металлическое состояние вещества.

Металлы делятся на две группы:

-черные: железо, марганец, хром.,

-цветные- все остальные.

Цветные металлы по разным признакам делятся на подгруппы:

-тяжелые, имеющие плотность больше 5г/см³.,

-легкие, имеющие плотность до 5 г/см³.,

-тугоплавкие, температура плавления которых выше чем у железа.,

-легкоплавкие.,

-редкие.,

-благородные.

Атомно-кристаллическое строение металлов.

Под атомно-кристаллической структурой понимают взаимное расположение атомов, существующее в кристалле. Кристалл состоит из атомов, расположенных в определенном порядке, который периодически повторяется в трех измерениях.

Для описания атомно-кристаллической структуры пользуются понятием пространственной или кристаллической решетки.

Кристаллическая решетка представляет собой воображаемую пространственную сетку, в узлах которой располагаются атомы, образующие металл.

Подавляющее число технически важных металлов образуют одну из следующих решеток:

В кубической объемно-центрированной решетке атомы расположены в узлах ячейки и один атом в центре объема куба.

В кубической гранецентрированной решетке атомы расположены в углах куба и в центре каждой грани.

В гексагональной решетке атомы расположены в углах и в центре шестигранных оснований призмы и три атома в средней плоскости призмы.

Процесс кристаллизации.

Переход металла из жидкого состояния в твердое называется кристаллизацией.

Процесс кристаллизации начинается с образования кристаллических зародышей и продолжается в процессе роста их числа и размеров.

Процесс кристаллизации может протекать только при переохлаждении металла ниже равновесной температуры кристаллизации, при которой жидкая и твердая фазы могут существовать одновременно и притом бесконечно долго. Разность между температурами Тп и Тк, при которых может протекать процесс кристаллизации носит название степени переохлаждения

∆Т=Тп-Тк

При переохлаждении сплава ниже температуры Тпл во многих участках жидкого сплава образуются устойчивые, способные к росту кристаллические зародыши, называем²耀 критическими.

Полиморфные превращения в металлах.

Многие металлы в зависимости от температуры могут существовать в разных кристаллических формах или, как называют, в разных модификациях. В результате полиморфного превращения атомы кристаллического тела, имеющие решетку одного типа, перестраиваются таким образом, что образуется кристаллическая решетка другого типа. Полиморфную модификацию, устойчивую при более низкой температуре, для большинства металлов принято обозначать буквой α, при более высокой β, затем γ и т.д.

Переход чистого металла из одной полиморфной модификации в другую в условиях равновесия протекает при постоянной температуре (критической точке) и сопровождается выделением тепла, если превращение идет при охлаждении, и поглощением тепла в случае нагрева.

В результате полиморфного превращения образуются новые кристаллические зерна, имеющие другой размер и форму. Поэтому такое превращение называют перекристаллизацией.

Полиморфные превращения происходят в чистых металлах, в сплавах, в химических соединениях.

Полиморфное превращение сопровождается скачкообразным изменением всех свойств металлов и сплавов: удельного объема, теплоемкости, теплопроводности, электропроводности, магнитных свойств, механических и химических свойств и т.д.

Дата добавления: 2014-01-13