Кристаллические решетки металлов

Металлы и сплавы — основной машиностроительный матери­ал. Они обладают многими замечательными свойствами, обуслов­ленными их внутренним строением. Свойствами метал­лов и сплавов можно управлять ими. Мягкий и пластичный металл или сплав можно сделать твердым, хрупким и наоборот.

Различают следующие кристаллические решетки металлов с плотной упаковкой атомов: кубическую объемно-центрирован­ную, кубическую гранецентрированную и гексагональную.

В ячейке кубической ОЦК решетки атомы расположены в вершинах и в центре куба, она содержит девять атомов.

Кубическую объемно-центрированную решетку имеют хром, вольф­рам, ванадий, молибден, литий, а при определенных температу­рах — железо и другие металлы.

В ячейке кубической ГЦК решетки атомы находятся в вершинах куба и на пересечении диагоналей каждой плоскости, она имеет 14 атомов. Кубической ГЦК решеткой обладают свинец, никель, медь, золото, серебро, платина, железо при опреде­ленных температурах — и другие металлы.

1 — зерно — кристаллит металла; 2 — элементарная ячейка; 3 — атомные плоскости

а — объемно-центрированный куб; б — гранецентрированный куб; в — гексагональная ячейка; г — схема кристаллической решетки металлов

Рисунок 1.1 - Элементарные ячейки пространственной кристаллической решетки

В ячейке гексагональной решетки атомы распола­гаются в вершинах и в центре шестигранных оснований призмы, три атома — в средней ее плоскости. Ячейка гексагональной ре­шетки содержит 17 атомов. Гексагональную кристаллическую решетку имеют магний, кадмий, цинк, бериллий, осмий и другие металлы. При определенных условиях у некоторых металлов (же­лезо, титан, цирконий, стронций, кобальт, кальций и др.) один вид кристаллической решетки может перестраиваться в другой, например кубическая объемно-центрированная - в гранецентри­рованную и даже в гексагональную. Элементарная ячейка ото­бражает только один элемент или одну ячейку кристаллической решетки. Вся кристаллическая решетка в реальном металле сос­тоит из большого числа многократно повторяющихся элементар­ных ячеек.