Атомно-кристаллическое строение металлов

Гл.1 МЕТАЛЛЫ

Металловедение — наука, изучающая зависимость между составом, строением и свойствами металлов и сплавов и закономерности их изменения под воздей­ствием внешних факторов: тепловых, химических, ме­ханических, электромагнитных, радиоактивных.

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, с повышением температу­ры электросопротивление чистых металлов возра­стает;

—термоэлектронной эмиссией, т. е. способностью
испускать электроны при нагреве;

—хорошей отражательной способностью, металлы
непрозрачны и обладают металлическим блеском;

—повышенной способностью к пластической де­
формации.

Наличие этих свойств и характеризует так называе­мое металлическое состояние вещества.

Все металлы и металлические сплавы — тела кристал­лические, В узлах кристаллических решеток металлов находятся положительно заряженные ионы, а между ними свободно перемещаются электроны (электронный газ). Характерные свойства металлов объясняются специ­фическими свойствами металлической связи. Металлы делятся на две группы:

— черные: железо, марганец, хром — и

— цветные — все остальные.

Цветные металлы по разным признакам делятся на подгруппы:

— тяжелые, имеющие плотность больше 5 г/см³
(цинк, медь, олово, свинец, серебро, золото и др.);

— легкие, имеющие плотность до 5 г/см³ (литий, на­трий, магний, калий, алюминий и др.);

— тугоплавкие, температура плавления которых
выше, чем у железа (ниобий, молибден, вольфрам и др.);

— легкоплавкие (цезий, галлий, калий, натрий, олово, свинец и др.);

— редкие (молибден, вольфрам, ванадий и др.);

— благородные (золото, серебро, платина, палладий и др.);

и другие.

Под атомно-кристаллической структурой понимают взаимное расположение атомов, существующее в крис­талле. Кристалл состоит из атомов (ионов), 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 полагаются атомы (ионы), образующие металл (твердое кристаллическое тело).

Подавляющее число технически важных металлов образуют одну из следующих решеток: кубическую объемно-центрированную, кубическую гранецентрированную и гексагональную (рис.).

В кубической объемно-центрированной решетке атомы расположены в узлах ячейки и один атом — в центре объема куба (рис. 4, а). Кубическую объемно-центриро­ванную решетку имеют металлы: a-железо, хром, нио­бий, вольфрам, ванадий и др.

Рис.. Кристаллические решетки металлов и схемы упаковки атомов:

a — объемно-центрированная кубическая (о. ц. к.); б— гранецентрированная кубическая (г. ц. к.); в — гексагональная плотноупакованная (г. п. у.)

В кубической гранецентрированной решетке атомы рас­положены в углах куба и в центре каждой грани (рис. 4, б). Этот тип решетки имеют металлы: g-железо, никель, медь, золото и др.

В гексагональной решетке (рис. 4, в) атомы располо­жены в углах и центре шестигранных оснований призмы и три атома в средней плоскости призмы. Эту упаковку атомов имеют металлы: магний, цинк и др.

Некоторые металлы имеют тетрагональную решетку.

Дата добавления: 2014-01-07