8. Строение Ме и сплавов и их механические свойства.

Metallon (греч.) – выкапывать, добывать из земли.

Ме делятся на черные (Fe, Cd, Ni, марганец), цветные (Mg, Be, Al), тугоплавкие (вольфрам), редкоземельные (лантаноиды), благородные и легкоплавкие. Физико-химические и механические свойства, высокая теплопроводность, Ме блеск объясняются наличием кристаллической решетки.

Кристаллически твердое вещество – вещество, атомы и ионы которого расположены в пространстве в периодически повторяющемся порядке с образованием собственной кристаллической решетки.

Характеристики: 1. период решетки – а, 2.координационное число k – количество атомов на наиболее близком расстоянии от любого выбранного атома решетки, 3.атомарный радиус – ½ расстояния между центрами ближайших атомов, 4.базис решетки – количество атомов в первой элементарной ячейке,

5.коэффициент компактности решетки – суммарный объем, занимаемый атомом объему этой ячейки.

Типы кристаллической решетки:

ОЦК – куб-объемоцентрированная, ГЦК – гране-объемоцентрированная, ГПУ – гексагональная плотноупакованная.

Структура Ме – взаимное расположение различных фаз, их форма и размер: 1. макро- и 2. микроструктура. 1. – видно невооруженным глазом, 2. – с помощью микроскопа.

Все Ме – поликристаллические вещества (10^-3-10^-5м), мелкие кристаллики неправильной формы – кристаллиты, зерна , при этом каждое зерно состоит из блоков – 10^-7м. Сплавы – любая многокомпонентная Ме система, вещества – компоненты сплава, имеющие более высокие механические и физические свойства (бронза, чугун, сталь). Свойства зависят от тепловой и механической обработки. Классификация сплавов: 1) по химическим термодинамическим: а) по количеству компонент(2, 3), б) по числу фаз (однофазные, многофазные). 2) по практическому применению и получению: а) по Ме (основа, либо добавка),б) по применению и свойствам, в) по технологии изготовления (сплавы литейные, деформированные, получаемые порошковой металлургией).

Механическая смесь – двухкомпонентная, в виде хим соединений, когда вещества растворяются др в др.

Твердые растворы являются кристаллическими веществами, где структура исходного растворителя сохраняется (атомы растворенного вещества находятся между атомами растворителя).

Мех свойства – различные характеристики, которые определяются поведение, а конечное состояние Ме образца в зависимости от вида силы/интенсивности.

Интенсивность характеризуется напряжением, полная сила, отнесенная к площади, на которую она действует.

• Деформация – изменение размеров образца. Упругая, если напряжение мало. По закону Гука:σ = pE - деформация, p- напряжение, Е – модуль Юнга. Деформация пластичная, если растет напряжение.

Растяжение и сжатие. Диафрагма растяжения:

ОА- прямая линия, соответствует закону Гука. Наибольшее напряжение – Р_пц -предел пропорциональности без отклонения от закона, т.А – момент появления пластичной деформации. На АВ – закон не справедлив. Предел упругости Р_уп – напряжение, при котором после снятия нагрузки деформация <0,05 %.

А и В м совпадать. После С образец удлиняется без дополнительного напряжения – предел тягучести Р_т (Р_0,2 – удлинение не превышает 0,2%).

D – max напряжение без разрушения, напряжение – предел пропорциональности(сжатия), временное сопротивление разрывов(растяжение).

При растяжение разрушение происходит раньше.

• Твердость – способность сопротивляться пластичной деформации, определяется пределом тягучести.

• Ударная вязкость и хрупкость – способность материала сопротивляться разрушению, поглощая энергию удара. Медь алюминий и свинец не становятся хрупкими при уменьшении температуры.

• Усталость – разрушение конструкции под действием циклических нагрузок.

• Ползучесть – медленное нарастание пластической деформации Ме под действием нагрузки при повышенных температурах.