Лекция 3

План лекции
1. Градация структуры твердых кристаллических материалов
2. Элементы кристаллографии и типы кристаллических решеток
3. Анизотропия и аллотропия кристаллов
4. Дефекты кристаллов

1.Градация структуры твердых кристаллических материалов
Градация структуры твердых кристаллических материалов - это распределение кристаллических материалов по составу ионов, атомов, молекул и характером их расположения
Монокристаллы - состоят с атомов, ионов, или молекул, что занимают в пространстве определенное положение в узлах кристаллической решетки.
Поликристаллы - состоят из многих кристаллов имеющих разную ориентацию.

2. Элементы кристаллографии и типы кристаллических решеток
Кристаллические тела - тела, у которых атомы расположены строго упорядоченно в пространстве. В ряде случаев, например, под влиянием тепловых процессов, атомы могут перемещаться (диффузия).
Если атомы соединить условными линиями, образуется кристаллическая решетка.
Кристаллическая решетка - мнимая пространственная сетка, в узлах которой расположены части, образующие кристалл.

Типы кристаллических решеток
Кубическая объемно-центрированная (которую имеют хром, ванадий, молибден и другие металлы)
Кубическая гранецентрированная (характерна для алюминия, меди, никеля и др.)
Гексагональная (ее имеют цинк, магний, кадмий и др.)
Целостность кристаллической решетки обуславливают межатомные силы (отталкивание и притяжение) благодаря электромагнитной взаимосвязи валентных электронов в атомах. От плотности упаковки атомов кристаллической решетки и особенностей строения атомов зависит прочность твердых тел.

Схема определения координационного числа кристаллической решётки
Кубическая (1 атом на ячейку)

объемно-центрированная кубическая (ОЦК)
(2 атома на ячейку) а) с параметром
а = 0,28 – 0,6мм = 2,8 – 6,0 Å

гранецентрированная кубическая (ГЦК)
(4 атома на ячейку)
б) с параметром а = 0,25мм

гексагональная плотноупакованная (ГПУ)
(6 атомов на ячейку)
в) с параметром
с / а ≈ 1,633

Период решетки – расстояние между центрами двух соседних частиц в элементарной ячейке решетки.
Кристаллографические направления - это прямые линии, которые выходят с какой-нибудь точки отсчета (диагонали, ребра, вершины куба), на которых располагаются атомы.
Кристаллографические направления
Кристаллографические плоскости - это плоскости, на которых лежат атомы.
Кристаллографические плоскости
Кристаллографические направления и плоскости определяют индексами Миллера. Использование этих понятий позволяет определить разные процессы в кристаллах и их свойства.
Координационное число - указывает, какое количество атомов находится на наиболее близком и равном расстоянии от какого-либо выбранного атома решетки.

3. Анизотропия и аллотропия кристаллов

Кривая охлаждения железа

4. Дефекты кристаллов
Реальные кристаллы имеют структурные дефекты: точечные, линейные, поверхностные и другие.

ТОЧЕЧНЫЕ ДЕФЕКТЫ В КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКЕ: А- ВАКАНСИЯ; Б - МЕЖУЗЕЛЬНЫЙ АТОМ; В- ДЕФЕКТ ФРЕНКЕЛЯ; Г- ПРИМЕСНЫЕ АТОМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ (БОЛЬШОЙ) И ВНЕДРЕНИЯ (МАЛЕНЬКИЙ).
СТРЕЛКАМИ УКАЗАНЫ НАПРАВЛЕНИЯ СМЕЩЕНИЙ АТОМОВ В РЕШЕТКЕ.
2.2. Дефекты кристаллического строения

Схема дислокаций: а – краевая;
б - винтовая
а б

Сечение простой кубической решетки:
а - с краевой дислокацией; б - без дислокации.