Кристаллическое строение металлов

Все металлы – тела кристаллические, т.е. атомы в них расположены не хаотично, а подчиняются определенным закономерностям - атомы в пространстве образуют кристаллическую решетку.

Кристаллическую решетку представляют как мысленно проведенные в пространстве в направлении трех осей координат прямые линии, соединяющие ближайшие атомы и проходящие через центры, около которых они совершают колебательные движения. Эти линии образуют объемные фигуры правильной геометрической формы, которые называют кристаллической решеткой рассматриваемого тела.

Расстояние между всеми ближайшими атомами по какому-либо одному направлению выдерживается строго определенным. Так, в направлении оси х все атомы удалены друг от друга на расстояние а. Расстояние между атомами в направлении оси у соответствует значению b и в направлении оси z значению с. Расстояния а, b и с называют периодами кристаллической решетки и выражают их в нанометрах (нм). У металлов параметры кристаллических решеток находятся в пределах 0,2—0,6 нм.

Наименьшая часть объема кристаллической решетки, которая определяет ее систему, называется элементарной кристаллической ячейкой. Любое кристаллическое тело можно представить построенным из элементарных кристаллических ячеек в результате многократного повторения в направлениях осей координат (рис. 33).

Кристаллические решетки разных веществ различаются по форме и размерам элементарных ячеек. В зависимости от наклона координатных осей и относительной длины параметров установлено семь кристаллических систем (сингоний).

Наиболее типичны для металлов:

- объемно-центрированная кубическая (ОЦК) решетка;

- гранецентрированная кубическая (ГЦК) решетка;

- гексагональная плотноупакованная решетка (ГПУ).

ОЦК	Li, Na, K, V, Ta, a-Cr, Mo, W, a-Fe, d-Fe	ГПУ	Be, Mg, Zn, Cd, Tl, Ti, Zr, Hf, Cr, Co, Ru, Os
ГЦК	Cu, Ag, Au, Al, Pb, g-Fe, a-Co, Ni, Rh, Pd, Ir, Pt

Большинству металлов свойственно образование высокосимметричных решеток с плотной упаковкой атомов. Атомы внутри твердого кристаллического тела свободно перемещаться не могут. Для того чтобы какой-либо атом переместился из одного места в другое, необходимо, чтобы некоторая часть окружающих его атомов сместилась из своих нормальных положений, но смещению последних также препятствуют окружающие их атомы. Поэтому скорость диффузии атомов в твердых телах мала. Только при значительном повышении температуры, когда амплитуда колебаний атомов сильно увеличивается, возможен срыв атома со своего места и переход на другое, освобожденное другим атомом.

Свойства тела зависят от природы атомов и от силы взаимодействия между этими атомами, которая зависит от расстоянием между ними.

В аморфных телах с хаотическим расположением атомов в пространстве свойства в различных направлениях одинаковы, т. е. аморфные тела изотропны.

В кристаллических телах атомы имеют правильное расположение в пространстве, причем по разным направлениям расстояния между атомами неодинаковы, что предопределяет существенные различия в силах связи между ними и в конечном результате разные свойства. Эта особенность кристаллов, т. е. зависимость свойств от направления, называется анизотропией.

Дата добавления: 2014-01-06