Materiały metaliczne – budowa
krystaliczna
• Węzły sieci obsadzone przez rdzenie atomów
• Uwspólnione elektrony walencyjne tworzą gaz
elektronowy - ruchliwe
Materiały metaliczne – typowe właściwości
Wiązanie metaliczne:
niekierunkowe →gęste upakowanie → duŜa gęstość
→ plastyczność
silne → duŜa wytrzymałość
Gaz elektronowy: ruchliwe elektrony
→duŜe przewodnictwo elektryczne i cieplne
→wzrost rezystancji z temperaturą (rozpraszanie)
→łatwość tworzenia kationów →podatność
na korozję
STR. KRYSTAL. ME.
regularna przestrzennie centrowana rpc bcc
dodatkowy atom w środku komórki Ww = 68%
regularna ściennie centrowana (zwarta) rsc fcc
dodatkowy atom w środku kaŜdej ściany Ww = 74%
heksagonalna przestrzennie centrowana (zwarta)
hz hcp
dodatkowy atom w środku komórki Ww = 74%
heksagonalna przestrzennie centrowana (zwarta)
hz hcp
dodatkowy atom w środku komórki Ww = 74%
struktury zwarte o największej gęstości
upakowania (Ww = 68 ÷ 74%)
regularna przestrzennie centrowana rpc bcc
dodatkowy atom w środku komórki Ww = 68%
α-Fe, β-Ti, β-Zr, W
regularna ściennie centrowana (zwarta) rsc fcc
dodatkowy atom w środku kaŜdej ściany Ww = 74%
γ-Fe, β-Ni, β-Co, Cu, Au, Ag
heksagonalna przestrzennie centrowana (zwarta)
hz hcp
dodatkowy atom w środku komórki Ww = 74%
α-Ti, α-Ni, α-Co, Zn, Mg
Anizotropia kryształu – anizotropia właściwości
RóŜne gęstości obsadzenia atomami płaszczyzn
i kierunków
Zmiana właściwości z kierunkiem badania
- reaktywność chemiczna
- wytrzymałość
- twardość
- przewodność elektryczna
- współczynnik rozszerzalności
właściwości wektorowe
ale nie:
- gęstość
- temperatura topnienia
- ciepło właściwe
właściwości skalarne
Budowa metali
Metale monokrysztaliczne: jeden kryształ
uporządkowanie dalekiego zasięgu w całej objętości
anizotropia
Metale polikrystaliczne: agregaty krystalitów
uporządkowanie dalekiego zasięgu w krystalitach
przypadkowa orientacja krystalitów – izotropia
orientacja krystalitów (tekstura) - anizotropia
Metale amorficzne / bezpostaciowe: jak ciecz
tylko uporządkowanie bliskiego zasięgu
izotropia
Defekty struktury
• punktowe
• liniowe
• złoŜone
Wiele właściwości materiałów zaleŜy od
stęŜenia defektów
Stopy metali
Stop =
substancja o właściwościach metalicznych
(dominuje wiązanie metaliczne)
wieloskładnikowa: główny składnik (metal) +
składniki stopowe (metale i niemetale) +
przypadkowe dodatki (zanieczyszczenia)
Warunki tworzenia roztworów stałych
róŜnowęzłowych
Roztwory ciągłe: nieograniczona rozpuszczalność wzajemna
Warunki Hume-Rothery’ego:
- taki sam typ struktury krystalicznej,
- róŜnica promieni atomowych poniŜej 15%,
- zbliŜona elektoujemność,
- jednakowa wartościowość
Roztwory graniczne: ograniczona rozpuszczalność
Roztwory stałe w Ni rsc: róŜnica