Типы кристаллических решеток важнейших металлических элементов

А. Металлы с одним типом решетки

Тип решетки	Координационное число	Коэффициент компактности, %	Металлы
ОЦК ГЦК ГП			Na, К, V, Nb, Cr, Mo, W Cu, Ag, Аи, Pt, Al, Pb, Ni Be, Mg, Zn, Cd

Б. Металлы с полиморфными превращениями

Металл	Тип решеток	Температуры превращений, °С
Са	ГЦК ГП
Се	ГП ГЦК
Zr	ГП ОЦК
Ti	ГП ОЦК
Fe	ОЦК ГЦК ОЦК	911, 1392

Свойства материалов зависят от природы атомов, из которых они состоят и силы взаимодействия между ними. Аморфные мате­риалы характеризуются хаотическим расположением атомов. Поэтому свойства их в различных направлениях одинаковы, или, другими словами, аморфные материалы изотропны. В кристалли­ческих материалах расстояния между атомами в разных кристал­лографических направлениях различны. Например, в ОЦК-решетке в кристаллографической плоскости, проходящей через грань куба, находится всего один атом, так как четыре атома в вер­шинах одновременно принадлежат четырем соседним элементар­ным ячейкам: 1/4 · 4 = 1 атом. В то же время в плоскости, про­ходящей через диагональ куба, будут находиться два атома: 1 + (1/4 · 4) = 2.

Из-за неодинаковой плотности атомов в различных направле­ниях кристалла наблюдаются разные свойства. Различие свойств в кристалле в зависимости от направления испытания называется анизотропией.

Разница в физико-химических и механических свойствах кри­сталлов в разных направлениях может быть весьма существенной. При измерении в двух взаимно перпендикулярных направлениях кристалла цинка значения температурного коэффициента линейного расширения различаются в 3 – 4 раза, а прочности кристалла железа – более, чем в 2 раза.

Анизотропия свойств характерна для одиночных кристаллов или для так называемых монокристаллов. Большинство же техни­ческих металлов, затвердевших в обычных условиях, имеют поли­кристаллическое строение. Они состоят из большого числа кри­сталлов или зерен (рис. 3, а). При этом каждое отдельное зерно анизотропно. Различная ориентировка отдельных зерен приво­дит к тому, что в целом свойства поликристаллического металла являются усредненными.

Поликристаллическое тело характеризуется квазиизотроп­ностью – кажущейся независимостью свойств от направления испытания. Квазиизотропность сохраняется в литом состоянии. При обработке давлением (про­катке, ковке), особенно, если она ведется без нагрева, боль­шинство зерен металла приоб­ретает примерно одинаковую ориентировку, так называемую текстуру (рис. 3, б), после че­го металл становится анизотроп­ным. Свойства деформированно­го металла вдоль и поперек направления главной деформации могут существенно отли­чаться.

Анизотропия может приводить к дефектам металла (расслою, волнистости листа). Анизотропию необходимо учитывать при кон­струировании и разработке технологии получения деталей.

Дата добавления: 2014-01-07