Методы изучения строения металлов

Существует много разнообразных способов, при помощи которых изучают кристаллическое строение металлов.

Они могут быть разделены на два вида:

- к первому относятся методы изучения внутреннего строения кристаллов;

- ко второму, методы изучения внешних форм кристаллов.

Внутреннее строение кристаллов, т.е. расположение атомов в кристаллической решетке, изучают посредством рентгеноструктурногоанализа, использующего рентгеновские лучи.

Рентгеновские лучи представляют собой электромагнитные волны весьма малой длины (2 – 0,005Å).

Вследствие малой длины волны рентгеновские лучи не отражаются от поверхности, а проникают внутрь вещества. под действием электромагнитного поля этих лучей электроны атомов приводятся в колебательное движение. Колеблющиеся электроны являются источником электромагнитных волн, так называемых рассеянных лучей, распространяющихся во все стороны. Можно считать, что эти волны исходят из центра атома. Вследствие правильного расположения атомов в кристалле рассеянные лучи взаимодействуют между собой: в одних направлениях усиливают друг друга, в других – гасят.

Вульф и Брэгг это истолковали как результат интерференции лучей отраженных от отдельных параллельных атомных плоскостей.

2 d sin Q = n λ

Методами рентгеноструктурного анализа определяются расстояния между атомами, а также и характер расположения атомов в пространстве (т.е. тип кристаллической решетки ее параметр).

Различные приемы рентгеноструктурного анализа позволяют перейти к определению структурных особенностей (размер блоков, размер зерна, степень текстурованности, наличие напряжений и прочее).

Размеры, форму и взаимное расположение кристаллов изучают металлографическимиметодами.

Так как все металлы – вещества непрозрачные (для видимого света), то форму кристаллов, а так же их размер и взаимное расположение изучают на специально изготавливаемых микро шлифах.

В этом случае делают разрез металла в плоскости, интересующей исследователя. Затем полученную плоскость шлифуют и полируют до зеркального состояния.

Чтобы выявить структуру, следует создать рельеф или окрасить в разные цвета структурные составляющие, что достигается обычно химическим травлением.

При травлении кислота в первую очередь, воздействует на границы зерна, как места, имеющие наиболее дефектное строение и которые в травленном шлифе станут углублениями; свет, падая на них, будет рассеиваться, и в поле зрения микроскопа они будут казаться темными, а тело зерна – светлым.

Для рассмотрения микрошлифов при исследовании микроструктуры металлов применяют специальные микроскопы, в которых луч от источника света, отражаясь от шлифа проходит через объектив и окуляр, давая соответствующее увеличение.

Практически на оптическом микроскопе изучают и фотографируют структуру при увеличении не более чем в 1000 – 1500 раз, при этом самая маленькая частица, которая в нем различима, имеет на изображении размер 0,4 – 0,6 мм. Полученное изображение можно укрупнить и размер видимых частиц станет больше, но новых деталей в структуре при этом не выявляется.

Для изучения дисперсных структур, а также тонких деталей грубых структур (границы зерна, блочное строение и т.д.) в металлографии применяют электронный микроскоп.

Кроме двух основных методов изучения строения кристаллов – рентгеноструктурного и металлографического, на помощь исследователю в последнее время пришли другие методы.

- химический анализ (фазовый химический анализ);

- фрактография (растровая электронная микроскопия);

- микрорентгеноспектральный анализ.

Дата добавления: 2014-01-11