Wizanie midzyczsteczkowe
Jest to wizanie siami van der Waalsa, które dziaaj midzy atomami prawie wszystkich pierwiastków. Powstaj wskutek nierównomiernego rozmieszczenia adunku elektrycznego w chmurach elektronowych atomów. Powoduje to, e atom staje si dipolem i oddziaywa na ssiednie atomy. Wystpuj przy tym siy przycigania, które decyduj o skraplaniu gazów szlachetnych i zestaleniu gazów rzeczywistych. Cechy: przeroczyste lub zabarwione, nie przewodz prdu elektrycznego.
(Rys.1)
Wizanie jonowe
Wizanie to wystpuje midzy atomami pierwiastków elektrododatnich i elektroujemnych. Atomy d do uzyskania oktetowej struktury elektronowej powoki zewntrznej. Np. NaCl powstay z atomów Na (1 elektron walencyjny), Cl (7 elektronów walencyjnych).
Na + Cl !(Na)+( Cl )-
Atom Na oddaje wasny elektron walencyjny Cl wskutek czego zmienia si w jon dodatni natomiast atom Cl zmienia si w jon ujemny. Powstaa czsteczka NaCl jest dipolem (w anonie adunek dodatni, w kationie ujemny). Sia wizania zwiksza si z iloci przekazywanych elektronów walencyjnych. Cechy: wizanie silne, dua twardo i wytrzymao, wysoka temperatura topnienia, kruche, nieplastyczne, izolator (stan stay), sabe przewodzenie prdu (stan cieky).
Wizanie atomowe
Jest to wizanie kowalencyjne, w którym atomy pierwiastków d do tworzenia stabilnych konfiguracji elektronowych. Np. Atom Cl (7 elektronów walencyjnych) uwspólnia po jednym z elektronów walencyjnych z drugim atomem Cl.
Cl + Cl ! Cl Cl
Jest to wizanie nasycone (atom wie tylko tyle atomów, ile ma wolnych stanów kwantowych). Cechy: nieodksztacalne, nie przewodz prdu elektrycznego.
(Rys. 2)
Wizanie metaliczne
Metal jest zbudowany z atomów pozbawionych elektronów walencyjnych oraz gazu elektronowego. W krysztale atomu rdzenie atomowe s naadowane dodatnio, natomiast midzy nimi kry naadowany ujemnie gaz elektronowy. Gaz ten jest podstaw wizania metalicznego. Cechy: nieprzezroczysto, poysk metaliczny, ciliwo, przewodnictwo prdu elektrycznego.
(Rys.3)
Ukady krystalograficzne
L.P.| Ukad | Kt midzy osiami | Jednostki osiowe
1 | Regularny | ===90 | a=b=c
2 | Tetragonalny | ===90 | a=b"c
3 | Rombowy | ===90 | a"b"c
4 | Jednoskony | ==90" | a"b"c
5 | Trójskony | """90 | a"b"c
6 | Heksagonalny | ==90 =120 | a=b"c
| Trygonalny | ==90 =120 | a=b"c
7 | lub | |
| Romboedryczny | =="90 | a=b=c
Wyrónia si 14 rónych grup ukadów przestrzennych, które nazywaj si grupami translacyjnymi Bravaisa i nale do 7 ukadów krystalograficznych. Ukady te charakteryzuj si parametrami, którymi s translacje (a,b,c) w kierunku osi ukadu (x,y,z). Wyrónia si równie kty midzy osiami (-y i z, -x i z, -x i y).
(Rys.4)
Sie A1
Sie regularna ciennie centrowana - A1(RSC)
1. Liczba atomów - 14 z tego 4 na komórk
2. Promienie luk (przestrzeni midzywzowych)
-oktaedrycznych- r6=0,41rA
-tetraedrycznych- r4=0,225rA
3. Promie atomu- rA=0,707a
4. Liczba koordynacji wynosi 12 (liczba najbliszych ssiadów kadego
atomu)
5. Paszczyzny i kierunki gstego uoenia
{111}
<110>
12 systemów polizgu
6. Sekwencja paszczyzn ABCABC...
7. Przykady: Ag, Au, Cu, Al,...
(Rys.5)
Sie A2
Sie regularna przestrzennie centrowana - A2(RPC)
1. Liczba atomów - 9 z tego 2 na komórk
2. Promienie luk (przestrzeni midzywzowych)
-oktaedrycznych- r6=0,15rA
-tetraedrycznych- r4=0,291rA
3. Promie atomu- rA=0,866a
4. Liczba koordynacji wynosi 8 (liczba najbliszych ssiadów kadego
atomu)
5. Paszczyzny i kierunki gstego uoenia
{110} {211} {321}
<111> <111> <111>
6*2=12 systemów 12*1=12 systemów 24*1=24 systemy
polizgu polizgu polizgu
6. Sekwencja paszczyzn ABAB...
7. Przykady: Cr, Nb, Ta, W,...
(Rys.6)
Sie A3
Sie heksagonalna o najgstszym uoeniu atomów - A3(HZ)
1. Liczba atomów - 17 z tego 6 na komórk
2. Promienie luk (przestrzeni midzywzowych)
-oktaedrycznych- r6=0,41rA
-tetraedrycznych- r4=0,225rA
c/a=1,663 - struktura idealna
c/a=1,56 ÷ 1,63 - wikszo metali
3. Promie atomu- rA=a/2
4. Liczba koordynacji wynosi 12 (liczba najbliszych ssiadów kadego
atomu)
5. Paszczyzny i kierunki gstego uoenia
{0001}
<1120>
1*3=3 systemy polizgu
6. Sekwencja paszczyzn ABCABC...
7. Przykady: Zn, Cd, Mg, Ti, Be,...
(Rys.7)
Polimorfizm i alotropia
Pierwiastkami polimorficznymi nazywamy pierwiastki, które podczas nagrzewania, chodzenia lub pod wpywem cinienia zmieniaj swoj budow krystaliczn. Odmiany tych pierwiastków nazywamy odmianami alotropowymi. Polimorfizm jest waciwy dla metali podgrupy IIA, metali przejciowych i pierwiastków zajmujcych pocztkowe pozycje w szeregach lantanowców i aktynowców. Czyli jest waciwy pierwiastkom o maej rónicy energii midzy zewntrznymi stanami energetycznymi elektronów. O szybkoci zmniejszania si energii swobodnej z podwyszeniem temperatury decyduje ciepo waciwe (zaley one od czstoci drga atomów w wzach sieci). W przypadku metali przejciowych, ferromagnetyków, antyferromagnetyków, oprócz drga atomów w sieci, znaczcy wkad w pojemno ciepln wnosz skadowe: elektronowa i magnetyczna. Np.
768 910 1401 1539
A2 ! A2 ! A1 ! A2 ! C
gdzie C jest to stan cieky.
Krzepnicie metali i stopów
Krzepnicie polega na zmianie stanu skupienia substancji z wydzieleniem do otoczenia utajonego ciepa krzepnicia. Proces ten zachodzi przez zarodkowanie i wzrost krysztaów. Krzepnicie cieczy metalowej rozpoczyna si dopiero po jej ochodzeniu do temperatury topnienia.
(Rys.8)
T-topnienie
K-krzepnicie
VTK = ATK * GTK * NTK * * exp * (-Q/R*T)
gdzie:
A-wspóczynnik akomodacji
G-wspóczynnik geometryczny
N-ilo atomów przemieszczajcych si w stron danej fazy
-czstotliwo drga atomów w okrelonej fazie
Szybko wzrostu krysztaów
(Rys.9)
V0 = VK - VT
Zarodkowanie
Rozróniamy zarodkowanie homogeniczne i heterogeniczne. Zarodkowanie homogeniczne wystpuje, kiedy prawdopodobiestwo utworzenia zarodka jest jednakowe w dowolnym miejscu ukadu. Wystpuje tylko i wycznie w bardzo czystych metalach. Zarodkowanie heterogeniczne wystpuje, kiedy funkcj zarodków przejmuj obce czstki faz staych, nie rozpuszczone w ciekym metalu. Wystpuje w stopach rónych pierwiastków. Na przebieg zarodkowania heterogenicznego mona oddziaywa, np. przez wprowadzenie do kpieli metalowej substancji tworzcych fazy stae w wyniku reakcji chemicznych lub rozpuszczajcych si i zmniejszajcych napicie powierzchniowe na granicy rozdziau midzy podoem a ciecz. Jest to tzw. zarodkowanie katalityczne. Mona równie oddziaywa przez poddanie kpieli wpywom bodców mechanicznych, np. drga. Jest to tzw. zarodkowanie dynamiczne.
Liczba zarodków:
Ni = N*exp*(-F / k*T)
gdzie:
F-energia swobodna zarodka
k-staa Boltzmanna
F = FV + FS + FE
gdzie:
FV-rónica energii chemicznych faz
FS-rónica energii powierzchniowych
FE-energia odksztacenia sprystego
Szybko zarodkowania
IV = V0 * S * Ni
gdzie:
S-powierzchnia krytycznego zarodka
Ni-liczba zarodków
(Rys.10)
Defekty punktowe
Defekty punktowe powstaj pod wpywem drga wzów sieci wokó pooe równowagowych. Do defektów punktowych nale wakansy i atomy midzywzowe.
Wakansy - wolne wzy sieci
(Rys.11)
Atomy midzywzowe - atomy, które opuciy pozycje wzowe i przemieciy si do pozycji midzywzowych
(Rys.12)
Defekty te powoduj naruszenie odlegoci midzy atomami. S one równie przyczyn lokalnego odksztacenia struktury sieciowej krysztau.
Defekty punktowe powstaj przez dwa mechanizmy, tzw. defekt Frankla i defekt Schottky'ego.
Defekt Frankla powstaje wskutek przemieszczenia si atomu z pozycji wzowej w midzywzow z jednoczesnym utworzeniem wakansu. Powstaje w zwizkach jonowych oraz w metalach o maej gstoci uoenia atomów.
(Rys.13)
Defekt Schottky'ego polega na wytworzeniu wakansu w wyniku przemieszczenia si atomu z pozycji wzowej sieci na powierzchni krysztau. Powstaje w metalach technicznych.
(Rys.14)
Ekspansja sieci
(Rys.15)
Kontrakcja sieci
(Rys.16)
Liczba defektów
n = N * exp * (-E / k*T)
gdzie:
N - liczba atomów w krysztale
E - energia aktywacji defektów
k - staa Boltzmanna
T - temperatura
Dyslokacje
Dyslokacje s to liniowe defekty budowy krystalicznej. Defekty te decyduj o podatnoci cia krystalicznych na odksztacenia plastyczne. Wyrónia si nastpujce dyslokacje: krawdziowe, rubowe i mieszane, cakowite, czciowe i ktowe oraz ruchliwe i zakotwiczone (o ograniczonej zdolnoci do przemieszczania si w krysztale).
Dyslokacje krawdziowe
Dyslokacja krawdziowa jest to przerwana krawd paszczyzny sieciowej w krysztale. Rozróniamy dyslokacj krawdziow dodatni (") lub ujemn (). b - wektor Burgersa - miara wielkoci dyslokacji i zwizane z ni odksztacenia sieci. Wektor ten wyznacza si za pomoc konturu Burgersa.
Brak dyslokacji - kryszta idealny
Poprowadzony wokó kadego wza sieci kontur Burgersa, odcinajcy t sam liczb translacji sieci, zamyka si.
(Rys.17)
Kryszta zawiera dyslokacj - poprowadzony wokó kadego wza sieci kontur Burgersa nie zamyka si (wielko niedomknicia jest równa b)
Dyslokacja krawdziowa dodatnia
(Rys.18)
Dyslokacja krawdziowa ujemna
(Rys.19)
Dyslokacja cakowita - wektor Burgersa jest równy translacji sieci
Superdyslokacja - wektor Burgersa jest równy wielokrotnoci translacji sieci
Dyslokacja czciowa - wektor Burgersa jest równy uamkowi translacji sieci
Dyslokacje rubowe
Dyslokacja rubowa powstaje wskutek przemieszczenia si jednej czci krysztau w paszczynie polizgu wzgldem drugiej równolegej do osi (linii dyslokacji rubowej).
(Rys.20)
Kontur Burgersa wokó dyslokacji rubowej nie zamyka si (wielko tego zamknicia jest równa wektorowi Burgersa b). Rozróniamy dyslokacje rubowe prawoskrtne i lewoskrtne.
Dyslokacja rubowa prawoskrtna
(Rys.21)
Dyslokacja AB (równolega do swego wektora Burgersa zgodnego z kierunkiem naprenia) przemieszcza si w gb krysztau (tworzy uskok o wielkoci b). W przypadku dyslokacji lewoskrtnej polizg krysztau przebiega w kierunku przeciwnym. A wic dyslokacje rubowa jest to przemieszczenie czci krysztau wzgldem drugiej pod wpywem naprenia.
Dyslokacje mieszane
Dyslokacjami mieszanymi nazywamy dyslokacje o dowolnej orientacji wektora Burgersa wzgldem swych linii (nakadajce si dyslokacje krawdziowe i rubowe). Dyslokacje mieszane mog by krzywoliniowe (dyslokacje nie mog si w krysztale przerywa, a wic musz wychodzi na jego powierzchni lub tworzy wewntrz krysztau zamknite ptle). W ptlach mona wyróni odcinki dyslokacji, do których wektor Burgersa jest prostopady i równolegy (dyslokacje krawdziowe i rubowe). Pozostae odcinki ptli to dyslokacje mieszane.
Energia dyslokacji
1. Energia dyslokacji rubowej
gdzie:
E0 - energia rdzenia dyslokacji o promieniu r0 (r0 " b ÷ 5b)
2. Energia dyslokacji krawdziowej
gdzie:
- wspóczynnik Poissona
3. Energia dyslokacji mieszanej
gdzie:
- kt midzy wektorem Burgersa a lini dyslokacji
4. Ogólnie dla metali
E=(4÷8)*10-9 J/m (w rdzeniu 10%)
Siy dziaajce na dyslokacj
Przyczyn wystpowania midzy dyslokacjami si wzajemnego oddziaywania s pola napre wokó linii dyslokacji. Siy te zale od:
- rodzaju dyslokacji
- orientacji swych wektorów Burgersa
- rozmieszczenia w krysztale
Jeeli dwie równolege dyslokacje rubowe o zgodnych wektorach Burgersa b1 i b2 s oddalone od siebie na odlego r, to odpychaj si wzajemnie si FSS. Jeeli jedna z dyslokacji jest prawoskrtna a druga lewoskrtna to dyslokacje przycigaj si z si FSS.
(Rys.22)
Dyslokacje krawdziowe, lece w tej samej lub w równolegych paszczyznach polizgu dziaaj na siebie si FX i FY.
gdzie:
r - odlego midzy dyslokacjami
Odksztacenie plastyczne metali
Podstawow prób wytrzymaoci jest statyczna próba rozcigania. Próba ta polega na powolnym, jednoosiowym rozciganiu próbki a do jej zerwania. Granica plastycznoci jest to naprenie, przy którym obróbka rozpoczyna si makroskopowo wyranie odksztaca. Umowna granica plastycznoci jest to naprenie wywoujce umowne odksztacenie trwae, równe 0,2 %. Górna granica plastycznoci jest to naprenie niezbdne do zapocztkowaniu procesu pynicia. Dolna granica plastycznoci jest to warto, do której zmniejsza si naprenie.
(Rys.23)
gdzie:
Er - przewenie równomierne
En - przewenie nierównomierne
Re - górna granica plastycznoci
E = L / L0 = (L1 - L0) / L0 *100%
Rp = Fp / S0
Rsp = Fsp / S0
Re = Fe / S0
Rm = Fm / S0
E = Er + En
Metody statyczne badania twardoci
Pomiar twardoci metod statyczn polega na powolnym wgniataniu w badany materia wgbnika o okrelonym ksztacie pod dziaaniem okrelonej siy. Rozróniamy trzy rodzaje pomiarów twardoci:
- pomiar makrotwardoci (P>30N)
- pomiar przy maych obcieniach (2N<P<30N)
- pomiar mikrotwardoci (P<2N)
Pomiary makrotwardoci (prawo podobiestwa Kicka)
P=cd2
Pomiary mikrotwardoci (prawo Mayera)
P=cdn
gdzie:
P - obcienie
c i n - wspóczynniki materiaowe
d - rednica odcisku
Metoda Brinella
Zalet tej metody jest dua powtarzalno wyników. W badaniu twardoci uywa si kulki o rednicy 10mm (równie kulek o rednicach 10÷1mm).
Warunek:
0,25D " d " 0,5D
gdzie:
D - rednica kulki
d - rednica odcisku
(Rys.24)
l = 5D <35HB
l = 2D 35-100HB
l = D >100HB
Grubo przedmiotu:
7d >100HB
10d 35-100HB
Metoda Rockwella
Zalet jest prostota przeprowadzania próby twardoci (pomiar gbokoci odcisku).
Wgbnik - stoek o kcie wierzchokowym 120 ; kulka o rednicy 1/16”.
(Rys.25)
HR = H - h
20HRC = 100HRB
Metoda Vickersa
Uniwersalna metoda pomiaru twardoci. W badaniu twardoci uywa si kulki o takiej rednicy, sby rednica odcisku wynosia (0,25÷0,50)D
(Rys.26)
Zalet tej metody jest moliwo badania twardoci wszystkich metali i stopów (mikkich i twardych). Przy pomiarze twardoci wystpuje bd pomiaru spowodowany znieksztaceniem odcisku (do 10%). Stosuje si poprawk (wzór O'Neila)
Wypuko i wklso:
(Rys.27)
Badania zmczeniowe - krzywa Wohlera
Krzywa Wohlera jest to zaleno midzy napreniem zmiennym a redni liczb cykli tego naprenia N, potrzebn do zniszczenia zmczeniowego. Wytrzymao zmczeniowa jest to warto naprenia, któr materia moe przenie do cykli (10*106 dla stopów elaza).
(Rys. 28)
gdzie:
Z - wytrzymao zmczeniowa
1 - wyrana wytrzymao zmczeniowa (zaprawa materiau)
2 - przypadek ogólny
3 - wyrana wytrzymao zmczeniowa
4 - linia uszkodze Frencha
Rz = 0,35÷0,60 Rm
Rz - wytrzymao zmczeniowa
Rm - wytrzymao materiau
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
ZDMI sciaga
ZDMI, zdm-sciaga, Statyczna proba rozciagania -temp otoczenia 20C(+15 -20)temp obnizone 0>-196 te
1 sciaga ppt
metro sciaga id 296943 Nieznany
ĹšCIÄ„GA HYDROLOGIA
AM2(sciaga) kolos1 id 58845 Nieznany
Narodziny nowożytnego świata ściąga
finanse sciaga
Jak ściągać na maturze
Ĺšciaga Jackowski
Aparatura sciaga mini
OKB SCIAGA id 334551 Nieznany
Przedstaw dylematy moralne władcy i władzy w literaturze wybranych epok Sciaga pl
fizyczna sciÄ…ga(1)
Finanse mala sciaga
Podział węży tłocznych ze względu na średnicę ściąga
OLIMPIADA BHP ĹšCIÄ„GAWKA
Opracowanie Sciaga MC OMEN
więcej podobnych podstron