Структура материала.

Характеризуется качеством и количеством составляющих, а также их взаимным расположением и связями между ними. По методу изучения различают: макроструктуру – строение, видимое невооружённым глазом; микроструктуру – строение, видимое в микроскоп; ультра микроструктуру – внутреннее строение, изучаемое методом электронной микроскопии. Идеальный кристалл имеет пространственную решётку расположения атомов, ионов и молекул. Строение реальных кристаллических и аморфных веществ существенно отличается по следующим позициям:

1. Структура материала у поверхности существенно отличается от структуры в их толще. Атомы и молекулы на поверхности вещества более активны, поэтому поверхность материала покрыта слоями других веществ, что существенно изменяет свойства материала в целом. Вследствие этого структура всегда находится в неравновесном внутренне-напряжённом состоянии.

2. Важнейшими критериями качества структуры является плотность, объёмная масса и пористость материала. Зная эти показатели можно судить о прочности и долговечности материала. Наиболее высокой прочностью обладает идеально однородный материал. Появление неоднородности вызывает концентрацию напряжений, вследствие чего образуются микротрещины.

3. Структура материала может быть 1, 2 или многокомпонентной. Различают конгломератную (бетон), волокнистую (древесина), слоистую (текстиль) и рыхлозернистую (песок, щебень) макроструктуру. Для простоты изучения многокомпонентные структуры обычно различают на 2 компонентные.

4. В формировании свойств материалов важное значение имеет их микроструктура, по характеру связи между компонентами можно выразить 3 типа микроструктур: коачуляционная – пространственные микросетки, возникшие путём беспорядочного сцепления мельчайших частиц дисперсионной фазы через тонкие прослойки жидкой или газообразной среды. Свойства коачуляционной структуры обусловлены наличием тонких плёнок в местах контакта частиц фазы, поэтому эти структуры характеризуются малой прочностью, хорошей пластичностью и способностью восстанавливать структуру после её разрушения металлическими или температурными воздействиями (тиксотропность). Конденсационная – представляет собой хрупкие пространственные микросетки, которые образуются из коачуляционных структур вследствие уменьшения в системе жидкой фазы (высушенная глина). Возникает непосредственным контактом между частицами фазы. При этом прочность увеличивается, но утрачивается пластичность и тиксотропность. Кристаллизационная структура – пространственные сетки образуются в результате непосредственного срастания отдельных кристаллов. Структура обладает большой прочностью, разрушается без заметных остаточных деформаций и характеризуется отсутствием тиксотропных свойств. Данная структура характерна для горных пород и цементобетона. Между рассматриваемыми структурами могут быть промежуточные структуры. По крупности зёрен, составляющих материал различают крупно, средне и мелкокристаллические структуры. С уменьшением крупности зерен существенно изменяются свойства материала. Это связано с повышением неоднородности материала и увеличением его внутреннего напряжённого состояния. Структура оказывает большое влияние на изоляционные, технологические и эксплутационные свойства материала, а также на их долговечность.