Zakaz Pauliego - nie może być 2 elektronów o tej samej liczbie kwantowej w 1 atomie.

Materiały naturalne: drewno, kamienie, minerały, skały

Materiały inżynierskie: metale i ich stopy, polimery, materiały ceramiczne

Materiały kompozytowe - połaczenie 2 materiałów inż. w monolityczną całość co daje inne właściwości

Substancje - to odmiany materii mających charakterystyczne dla siebie właściwości. Dzielą się na:

- proste zbudowane z 1 rodzaju atomów

- złożone zbudowane z atomów różnych pierwiastków

Wiązania I rzędu:

-jonowe - ich istotą jest elektrostatyczne oddziaływanie między jonami o różnoimiennych ładunkach

- kowalencyjne(atomowe) - ich istotą jest istnienie pary elektronów, które są współdzielone w porównywalnym stopniu przez oba atomy tworzące to wiązanie

- metaliczne - występują bezpośrednio między atomami metali

Oddziaływania van der Waalsa - występują między dipolami cząstek lub atomów

Podczas chłodzenia ciał stałych mogą powstać 2 rodzaje ciał stałych:

1. gdy chłodzenie prowadzi się wystarczająco powoli by atomy zdążyły przyjąć uporządkowaną strukturę (uporządkowanie dalekiego zasięgu) i powstanie ciało krystaliczne.

2. gdy temperaturę obniżymy gwałtownie ograniczając przez to swobodę ruchu atomów ( może postać struktura zaburzona zwana szkłem lub ciałem bezpostaciowym) Powstaje ciało amorficzne i ma uporządkowanie bliskiego zasięgu.

Ciała amorficzne - pozbawione są prawidłowej budowy wewnętrznej powtarzającej się w sposób okresowy.

Ciała mezomorficzne - okresowość zachowana jest w jednym lub 2 wymiarach - ciekłe kryształy

Kryształy doskonałe - ciała z całkowitym uporządkowanien atomów

Definicje kryształu:

Fenomenologiczna - kryształem nazywamy substancję stałą, która wykazuje anizotropię przynajmniej jednej jego właściwości fizycznej

Strukturalna - kryształ to substancja stała zbudowana z atomów, jonów lub cząstek uporządkowanych w czasie i przestrzeni

Morfologiczna - kryształ to ciało stałe posiadające swój własny kształt

Rentgenostrukturalna - każda substancja, na której ugięciu ulega promieniowanie rentgenowskie jest kryształem

Genetyczna - kryształ to substancja, dla której przejście od stanu stałego do ciekłego (lub odwrotnie) jest przemianą fazową zachodzącą w ściśle określonej temperaturze.

Prosta sieciowa - łączy środki dowolnych atomów w krysztale

Płaszczyzna sieciowa - zbiór punktów wynikających z przesunięcia prostej sieciowej o period identyczności w kierunku różnym od kierunku prostej.

Sieć przestrzenna - wynik translacji płaszcz. sieciowej w kierunku do niej równoległym

Węzły sieci - punkty przecięcia prostych sieciowych, odpowiadające środkom atomów

Komórka elementarna - najmniejszy fragment sieci przestrzennej, który przesuwany wzdłuż jej krawędzi we wszystkich 3 kierunkach pozwala odtworzyć sieć przestrzenną

Płaszczyzna sieci - w sieci przestrzennej to płaszczyzna osadzona atomami

Prosta sieci - leżą wzdłuż niej atomy sieci krystalicznej w równomiernych odstępach

Warunek cechujący sieć Bravais'a spełniony jest w: sieciach - prymitywnych, romboedrycznych, o centrowanych podstawach, wszystkich ścianach i centrowanym środku.

Od defektów zależą: przewodność elektryczna właściwa, przewodność ciepła, właściwości magnetyczne i optyczne. Mają też wpływa na przebieg różnych procesów fizycznych, chemicznych i mechanicznych np. dyfuzja, obróbka plastyczna.

Praktyczne umacnianie metali polega na znacznym zwiększaniu wad (defektów) budowy krystalicznej.

Metale techniczne otrzymanie typowymi metodami metaruligcznymi są polikryształami, czyli składaja się z ziaren, z których każde w przybliżeniu ma prawidłową strukturę krystaliczną. Polikryształy są więc ciałami izotropowymi.

Metale są wytwarzanie głównie przez krystalizację ze stanu ciekłego. Monokryształy są ciałami anizotropowymi i wykazują silną zależność właściwości fizycznych i innych do kierunku pomiaru.

Defekty:

1. energetyczne ( nadmierny elektron jub jego brak, fonon)

2. punktowe ( brak atomu w węźle, atom w międzywęźlu, defekty Shottkyego i Frankla

3. sieciowe: liniowy( dyslokacja, która występuje gdy periodyczność rozmieszczenia atomów ulega zaburzeniu wzdłuż pewnych kierunków), płaski, objętościowy (stanowią wytrącenia metaliczne, wydzielenia koherentne, heterogeniczne)

Defekt powierzchniowy stanowią: granice ziaren, podgranice dyslokacji, błędy ułożenia, granice bliźniacze.

Defekt Shottky'ego - polega na przemieszczeniu się atomów w miejsce sąsiadującego wakansu, w wyniku czego powstaje wakans w innym miejscu sieci.

Defekt Frenkla - związany jest z jednoczesnym tworzeniem się wakansu i atomu węzłowego i polega na przemiszczeniu się rdzenia atomowego z pozycji węzłowej do przestrzeni międzywęzłowej.

Dyslokacja - lokalne zaburzenie prawidłowości budowy w strukturze krystalicznej polegającym na występowaniue liniowego zbioru atomów, których koordynacja różni się od koordynacji charakterystycznej dla danej struktury.

Dyslokacja krawędziowa - stanowi krawędź elektroplazmy

Dyslokacja śrubowa - stanowi defekt liniowy struktury krystalicznej spowodowany przemieszczeniem części kryształu wokół osi zwanej linią dyslokacji śrubowej

Dyslokacja mieszana - przesunięcia kątowe, parzyste, dipole, pętle dyslokacji, superdyslokacje

Wielkość dyslokacji i wywołanie nią odkształcenia charakteryzuje wektor Burgersa.

Granice ziaren - stanowią wady powierzchniowe budowy krystalicznej, występują:

- granice niskokątowe (niewielki kąt dezorientacji krystalicznej, budowa dyslokacyjna)

- granice wysokokątowe (duży kąt dezorientacji, liczne dyslokacje, wybrzuszenia, występy)

Mechanizm krystalizacji polega na tworzeniu się zarodków krystalizacji i narastaniu.

Faza - jednorodna część metalu oddzielona od pozostałej części granicą fazową

Zarodek krystalizacji - skupienie pewnej ilości komórek sieci przestrzennej fazy stałej. Czynniki ułatwiające tworzenie się zarodków: - wtrącenia obcej formy - drgania mechaniczne - zmiana napięcia powierzchniowego cieczy wywołana przez dodatki stopowe

Witryfikacja - zestalenie ciała amorficznego, proces ten może zachodzić pod wpływem szybko dostarczanego bądź usuniętego ciepła

Strukturę metalu lub stopu otrzymaną podczas krystalizacji nazywa się strukturą pierwotną. Szybkosć krystalizacji zależy od kierunku krystalograficznego.

Dendryt - szkielet krystaliczny o kształcie drzewiastym, powstały z zarodków rosnących z dużą szybkością

Stop to tworzywo metaliczne otrzymane przez stopienie kilku metali lub metali z metaloidami. Stop z jednego rodzaju ziaren to stop jednorodny, z kilku - niejednorodny.

Rodzaje faz: - roztwór ciekły, stały - fazy międzymetaliczne - metal czysty ciekły, stały, odmiane alotropowe metalu czystego

Roztwór ciekły - metale roztopione w sobie nawzajem tworzące jedną ciecz czyli jedną fazę

Roztwór stały - metal stały i rozpuszczone w nim inny metal stały, rozróżnia się roztwory stałe różnowęzłowe i międzywęzłowe.

Roztwory stałe metali nieograniczone - dwa metale rozpuszczają się w sobie nieograniczenie gdy istnieje rozpuszczalność jednego metalu w drugim dla wszystkich stopów w całym zakresie składników od 100% metalu A do 100% metalu B. Tworzą one jedną fazę.

Roztwory stałe metali ograniczone - jest ograniczony jeśli istnieje tylko do pewnego zakresu składów, po przekroczeniu go metale nie są zdolne tworzyć jednej wspólnej fazy.

Czynniki sprzyjające tworzenie się roztworów stałych nieograniczonych:

- strukturalny (jednakowy typ sieci obu metali)

- wielkośći atomu (zbliżone wielkości średnic atomowych)

- elektrochemiczny (oba elektroujemne lub oba elektrododatnie)

- wartościowości względnej (jednakowa obydwu metali)

Roztwory międzywęzłowe - atomy metalu rozpuszczonego zajmują miejsca w sieci przestrzennej pomiędzy atomami metalu podstawowego. (są to H,N,C,B)

Roztwory pustowęzłowe - istnieją na bazie fal miedzymetalicznych, część węzłów sieci przestrzennej nie jest zajęta przez atomy

Roztwory międzymetaliczne - cechuje je w przybliżeniu stały stosunek ilości atomów wchodzących w skład fazy międzymetalicznej

Eutektyka - mieszanina powstała w stałej temp. na skutek przejścia roztworu ciekłego w stan stały, natomiast mieszanina powstała na skutek rozkładu stałego nosi nazwę eutektoidalnej.

Cechy eutektyki to: - stała temperatura - stały skład - drobnoziarnistość