Какова характеристика ( параметр, координационное число, базис, плотность упаковки) кристаллических решеток оцк, гцк, гпу.

Какова характеристика (параметр, координационное число, базис, плотность упаковки) кристаллических решеток ОЦК, ГЦК, ГПУ?

	ОЦК (объемно-центрированная кубическая)	ГЦК (гранецентрированная кубическая)	ГП (гексагональная плотноупакованная)
параметр	Атомы расположены в вершинах куба, а один в центре его объема	Атомы расположены в вершинах куба и в центре каждой грани	Атомы расположены в вершинах и центре шестигранных оснований призмы, а три атома в средней плоскости призмы
координационное число
базис
Коэффициент компактности	68%	74%	74%

Для характеристики кристаллических решеток вводят понятия координационного числа и коэффициента компактности. Координационным числом называется число атомов, находящихся на наиболее близком и равном расстоянии от данного атома. Коэффициент компактности Q равен отношению суммарного объема атомов, входящих в решетку, к объему решетки:

Что такое полиморфизм металлов?

способность вещества существовать в различных кристаллических структурах, называемых полиморфными модификациями. Полиморфизм объясняется тем, что одни и те же атомы вещества могут образовывать различные устойчивые кристаллические решётки, соответствующие минимумам на поверхности энергии Гиббса. Стабильной модификации отвечает глобальный минимум, метастабильным — локальные минимумы. При повышении температуры более прочная кристаллическая решётка низкотемпературной модификации может характеризоваться меньшей энтропией за счёт того, что она менее восприимчива к возбуждению тепловых колебаний, поэтому другая модификация, характеризующаяся более крутой зависимостью энергии Гиббса от температуры, становится более выгодной.

Какие фазы образуются в сплавах в результате взаимодействия компонентов?

Сплав - сложное вещество полученное сплавлением нескольких элементов. Фазой называют однородную часть сплава, характеризующуюся определенным составом, свойствами, типом кристаллической решётки и отдельную от других частей сплава поверхностью раздела. Фазы: 1) жидкие растворы, 2) твердые чистые металлы, 3) твердые растворы, 4) химические соединения. В зависимости от фаз сплава могут быть одно-, двух-, и многофазными. В жидком состоянии компоненты сплава обычно неограниченно растворяются друг в друге, образую жидкие растворы. В твердом состоянии компоненты могут образовывать: 1) механические смеси, смесь двух или нескольких фаз; 2) химические соединения, когда компоненты вступают в химическое взаимодействие; 3)твердые растворы, когда один компонент растворяется в другом.

Чем отличается первичная кристаллизация от вторичной? Формулы этих процессов и их физических смысл.

Кристаллизация — процесс фазового перехода вещества из жидкого состояния в твёрдое кристаллическое с образованием кристаллов. Процесс образования кристаллов из жидкости принято называть первичной кристаллизацией (в отличие от вторичной, происходящей в твердом металле). Начало образования кристаллов при охлаждении жидкого металла легко заметить, наблюдая так называемые кривые охлаждения, т. е. изменение температуры с течением времени. Кристаллизация начинается при достижении некоторого предельного условия, например, переохлаждения жидкости или пересыщения пара, когда практически мгновенно возникает множество мелких кристалликов — центров кристаллизации. Кристаллики растут, присоединяя атомы или молекулы из жидкости или пара. Рост граней кристалла происходит послойно, края незавершённых атомных слоев (ступени) при росте движутся вдоль грани. Зависимость скорости роста от условий кристаллизации приводит к разнообразию форм роста и структуры кристаллов (многогранные, пластинчатые, игольчатые, скелетные, дендритные и другие формы, карандашные структуры и т. д.). В процессе кристаллизации неизбежно возникают различные дефекты. На число центров кристаллизации и скорость роста значительно влияет степень переохлаждения. Степень переохлаждения — уровень охлаждения жидкого металла ниже температуры перехода его в кристаллическую (твердую) модификацию. С.п. необходима для компенсации энергии скрытой теплоты кристаллизации. Первичной кристаллизацией называется образование кристаллов в металлах (и сплавах) при переходе из жидкого состояния в твердое.

Что такое неравновесная кристаллизация и как ее устранить?

Неравновесная кристаллизация. Процесс диффузии протекает медленно, поэтому в реальных условиях охлаждения состав в пределах каждого кристалла и разных кристаллов не успевает выравниваться, и он будет неодинаковым.

6 неравновесная кристаллизация — процесс кристаллизации в условиях огранич. диффузии в тв. фазе или одноврем. в тв. и жидкой фазах. Механизм изменения состава при кристаллизации тв. р-ров в сплавах как с неогранич., так и с огранич. растворимостью.

Ликвация устраняется отжигом при температурах, обеспечивающих достаточную скорость

Диффузии

Неоднородность шва

Процесс кристаллизации, как правило, приводит к неоднородности состава и свойств металла шва.

Необходимо различать макро- и микронеоднородность в паяных швах.

Макронеоднородность возникает в результате неравномерного распределения компонентов в составе припоя как следствия неравномерного нагрева при пайке, недостаточного флюсования и т. д.

Микронеоднородность металла паяного шва возникает в результате неравновесных условий кристаллизации. Неравновесная кристаллизация приводит к ликвационной неоднородности. Степень внутрикристаллитной ликвации сплавов зависит от скорости кристаллизации. С увеличением скорости кристаллизации внутрикристаллитная ликвация возрастает из-за подавления выравнивающей диффузии в твердом растворе.

При средних скоростях кристаллизации степень внутрикристаллитной ликвации достигает максимума. При больших скоростях кристаллизации степень ликвации снижается. В некоторых работах это объясняется подавлением разделительной диффузии и явлением бездиффузионной кристаллизации, в других работах - измельчением дендритных ячеек и увеличением площади, занятой ободком дендритных ячеек, который наиболее обеднен тугоплавким компонентом.

В интервале реальных скоростей кристаллизации, характерных для пайки (десятки и сотни градусов в минуту), состав осей дендритов определяется точкой равновесного солидуса сплава при температуре начала кристаллизации. Эта закономерность наблюдается и при кристаллизации сплавов в паяных швах в процессе реактивно-флюсовой пайки алюминия цинком.

 

Титан и его сплавы.

Титан относится к группе тугоплавких металлов, его температура плавления равна 1668°С. Титан имеет две аллотропические модификации α и ß. Модификация α низкотемпературная и существует при нагреве 882,5°С, имеет гексагональную решетку. При темпертуре 882,5°С α-модификация переходит в ß - модификацию, имеющую объемноцентрированную кубическую рещетку. При переходе α-титана в ß - титан объем металла несколько уменьшается, а электропроводность скачкообразн возрастает.Основными достоинствами титана являются плотность (4,5 г/см³), большая коррозионная стойкость и высокая механическая прочность. Несмотря на то, что титан химически весьма активен и легко реагирует с большим количеством элементов, он обладает высокой коррозионной стойкостью благодаря защитному дейст­вию образующейся на его поверхности прочной и плот­ной окисной пленки. В большинстве коррозионных сред титан и его сплавы имеют более высокую стойкость, чем кислотостойкие стали и алюминий.При введении легирующих элементов можно получать сплавы, обладающие высокой механической прочностью. Основными легирующими элементами являются Al, Sn, Мn, Cr, Мо, V. Легирующие элементы влияют на устой­чивость аллотропических модификаций титана. В соот­ветствии с влиянием легирующих элементов на аллотро­пические превращения титановые сплавы классифициру­ются по структуре следующим образом:1.1) а-титановые сплавы, структура которых состоит из α-фазы (например, сплав ВТ5-1);2) α+ß - сплавы, в структуре которых при­сутствуют обе фазы (ВТЗ-1, ВТ6);3) ß - сплавы, структу­ра которых состоит из механически стабильной ß - фазы (ВТ15); двухфазные (α+ß)-сплавы и ß - сплавы в отличие от α-сплавов упрочняются термической обработкой.Сплавы титана обладают не только более высокой ме­ханической прочностью, но и большей коррозионной стойкостью, чем чистый титан. Титан и его сплавы хорошо поддаются горячей и холодной обработке давлением, хорошо свариваются в инертной среде, но обладают низкими антифрикционными свойствами и, сравнительно со сталью, хуже обрабатываются резанием.Сплавы титана широко применяют в авиационной и ракетной технике, в химической промышленности, цветной металлургии и других отраслях, где использование титановых сплавов определяется их ценными антикоррозионными свойствами. Так, титановые теплообменники, работающие в азотной кислоте, имеют скорость коррозии в 60 раз меньшую, чем аналогичные теплообменники из нержавеющей стали. Из титана изготавливают оборудование для хлорной промышленности, гребные винты и т.п.

Какова характеристика (параметр, координационное число, базис, плотность упаковки) кристаллических решеток ОЦК, ГЦК, ГПУ?

	ОЦК (объемно-центрированная кубическая)	ГЦК (гранецентрированная кубическая)	ГП (гексагональная плотноупакованная)
параметр	Атомы расположены в вершинах куба, а один в центре его объема	Атомы расположены в вершинах куба и в центре каждой грани	Атомы расположены в вершинах и центре шестигранных оснований призмы, а три атома в средней плоскости призмы
координационное число
базис
Коэффициент компактности	68%	74%	74%

Для характеристики кристаллических решеток вводят понятия координационного числа и коэффициента компактности. Координационным числом называется число атомов, находящихся на наиболее близком и равном расстоянии от данного атома. Коэффициент компактности Q равен отношению суммарного объема атомов, входящих в решетку, к объему решетки: