Podstawy budowy ciał stałych
Materiałoznawstwo a inżynieria materiałowa
Materiałoznawstwo – nauka o materiałach (budowie, właściwościach i metodach
badań).
Inżynieria materiałowa – nauka
o kształtowaniu właściwości materiałów
przez zmianę struktury.
Podział materiałów
Materiały dzielimy na:
1. Materiały metalowe (metale i ich stopy),
2. Materiały niemetalowe ( szkło, ceramika, drewno, materiały lakiernicze, kleje, guma i inne)
3. Polimery (związki wielocząsteczkowe)
4. Kompozyty ( substancje stanowiące
połączenie przynajmniej dwóch materiałów
w celu uzyskania nowego tworzywa)
Budowa ciał stałych
Ze względu na sposób uporządkowania atomów w sieci wyróżniamy:
1. Materiały amorficzne( atomy są
chaotycznie rozmieszczone) np. szkło
2. Materiały krystaliczne ( atomy są
uporządkowane) np. metal
Budowa atomowa metali (typy sieci krystalicznych)
Sieć regularna przestrzennie centrowana A2
Sieć regularna
płaskocentrowana A1
Feα,, Mn, Cr, W, Mo, V, Nb, Li …..
Feγ,, Al., Cu, Ag, Co, Pb, Ni, Au …..
Budowa atomowa metali c.d.
Sieć heksagonalna zwarta A3
Mg, Zn, Cd, Be, Co,……
Defekty sieci krystalicznej
Ze względu na cechy geometryczne defekty dzielimy na:
1. Punktowe – mają niewielkie wymiary i są wynikiem drgań cieplnych oraz działania sił zewnętrznych, którym podlegają atomy w sieci, brak atomu w sieci nazywamy luką, a defekt
utworzony przez dodatkowy atom - atomem międzywęzłowym.
Defekty osłabiają wytrzymałość mechaniczną. Gromadzenie się luk powoduje pęknięcia. Liczba defektów rośnie wraz ze
wzrostem temperatury, a więc ze wzrostem dyfuzji.
2. Liniowe – dyslokacje krawędziowe, śrubowe i mieszane powstają w wyniku utworzenia się w sieci krystalicznej dodatkowej
płaszczyzny atomowej, tworzą się w czasie krzepnięcia, a także podczas obróbki plastycznej.
3. Powierzchniowe. Występują zazwyczaj na granicach ziaren na skutek ich naturalnego rozrostu, prowadzą do zmniejszenia własności wytrzymałościowych.
Zależność właściwości metalu od jego budowy krystalicznej.
Anizotropia – właściwość, która objawia się
zróżnicowaniem badanej cechy w zależności od kierunku badania,
Polimorfizm – możliwość występowania tego samego pierwiastka w różnych sieciach krystalograficznych, zwanych odmianami alotropowymi
Niektóre metale mają więcej niż jedną odmianę alotropową np. żelazo w temperaturze do 912 ºC posiada odmianę alotropową Fe () o sieci A2,
natomiast w temperaturze powyżej 912 ºC posiada
odmianę alotropową Fe () o sieci A1. Zmiana ułożenia atomów Fe skutkuje zmianą własności np.
mechanicznych, chemicznych i fizycznych np. Fe () jest
ferromagnetykiem a Fe () nie daje się namagnesować.
Zależność właściwości metalu od jego budowy krystalicznej – c.d.
Defekty sieci krystalicznej
Zakres wytrzymałości metali i stopów technicznych
Gęstość wad budowy krystalicznej
Wytrzymałość
Wytrzymałość teoretyczna wiskersy
Zakres gęstości wad budowy krystalicznej w metalach i ich stopach
