Билет №3. Что такое кристаллическая решетка?

Билет №2

Что такое кристаллическая решетка? Основные типы КР.

Классификация углеродистых сталей по степени раскисления.

Как маркируются сплавы на основе алюминия?

1) Кристалли́ ческая решётка — вспомогательный геометрический образ, вводимый для анализа строения кристала.
Основные типы кристаллических решеток: кубическая(1 атом на ячейку), объемно-центрированная кубическая(2 атома на ячейку), гранецентрированная кубическая(4 атома на ячейку), гексагональная плотноупакованная (6 атомов на ячейку).

2) По степени раскисления углеродистые стали бывают:
- спокойные
- полуспокойные
- кипящие

3) Маркировка алюминиевых сплавов:

Как правило, маркировка алюминиевых сплавов представлена российскими стандартными обозначениями и международной товарной аббревиатурой стандарта ISO, выражающейся в номерах серий. Обычно используемые сокращения включают в себя буквы, обозначающие категорию сплава и легирующие элементы с количественным составом в процентах. Кроме того, маркировка может указывать на классификацию легированного сплава в соответствии с производством и применением.
Так, дюралюминий обозначается буквой «Д» с последующим указанием процентной чистоты сплава в процентах. Металл под маркировкой Д1 – это обыкновенный дюраль для широкого использования, алюминий Д16 и Д6 отличается более высоким содержанием меди и магния соответственно.
Литейные сплавы имеют маркировку «АЛ» с последующей цифрой, обозначающей номер марки в ГОСТе.
Антифрикционные сплавы на основе алюминия и меди обозначаются буквой «А» с последующим указанием дополнительных легирующих элементов и процентного состава меди через дефис, например АН-2, 0 означает, что данный антифрикционный сплав содержит никель и 2% меди.

Билет №3

Что такое точечные, линейные и поверхностные дефекты в кристаллах?

К точечным дефектам кристалла относят все дефекты, которые связаны со смещением или заменой небольшой группы атомов (собственные точечные дефекты), а также с примесями. Они возникают при нагреве, легировании, в процессе роста кристалла и в результате радиационного облучения. Могут вноситься также в результате имплантации. Свойства таких дефектов и механизмы их образования наиболее изучены, включая движение, взаимодействие, аннигиляцию, испарение.

· Вакансия — свободный, незанятый атомом, узел кристаллической решетки.

· Собственный межузельный атом — атом основного элемента, находящийся в междоузельном положении элементарной ячейки.

· Примесный атом замещения — замена атома одного типа атомом другого типа в узле кристаллической решетки. В позициях замещения могут находиться атомы, которые по своим размерам и электронным свойствам относительно слабо отличаются от атомов основы.

· Примесный атом внедрения — атом примеси располагается в междоузлии кристаллической решетки. В металлах примесями внедрения обычно являются водород, углерод, азот и кислород. В полупроводниках — это примеси, создающие глубокие энергетические уровни в запрещенной зоне, например, медь и золото в кремнии.

Линейные дефекты представляют собой дефекты кристалла, размер которых по одному направлению много больше параметра решетки, а по двум другим — соизмерим с ним. К линейным дефектам относят дислокации и дисклинации. Общее определение: дислокация — граница области незавершенного сдвига в кристалле. Дислокации характеризуются вектором сдвига (вектором Бюргерса) и углом φ между ним и линией дислокации. При φ =0 дислокация называется винтовой; при φ =90° — краевой; при других углах — смешанной и тогда может быть разложена на винтовую и краевую компоненты. Дислокации возникают в процессе роста кристалла; при его пластической деформации и во многих других случаях. Их распределение и поведение при внешних воздействиях определяют важнейшие механические свойства, в частности такие как прочность, пластичность и др. Дисклинация — граница области незавершенного поворота в кристалле. Характеризуется вектором поворота.

К поверхностным дефектам решетки относятся дефекты упаковки и границы зерен.
Дефект упаковки. При движении обычной полной дислокации атомы последовательно становятся из одного равновесного положения в другое, а при движении частичной дислокации атомы переходят в новые положения, нетипичные для данной кристаллической решетки. В результате в материале появляется дефект упаковки. Появление дефектов упаковки связано с движением частичных дислокаций.
В том случае, когда энергия дефекта упаковки велика, расщепление дислокации на частичные энергетически невыгодно, а в том случае, когда энергия дефекта упаковки мала, дислокации расщепляются на частичные, и между ними появляется дефект упаковки. Материалы с низкой энергией дефекта упаковки прочнее материалов с высокой энергией дефекта упаковки.
Границы зёрен представляют собой узкую переходную область между двумя кристаллами неправильной формы. Ширина границ зерен, как правило, составляет 1, 5-2 межатомных расстояния. Поскольку на границах зерен атомы смещены из равновесного положения, то энергия границ зерен повышена. Энергия границ зерен существенно зависит от угла разориентации кристаллических решеток соседних зерен. При малых углах разориентации (до 5 град.) энергия границ зерен практически пропорциональна углу разориентировки. При углах разориентировки, превышающих 5 град., плотность дислокаций на границах зерен становится столь высокой, что ядра дислокаций сливаются.
Зависимость энергии границ зерен (Егр) от угла разориентации (q). qсп1 и qсп2 – углы разориентации специальных границ.
При определенных углах разориентации соседних зерен энергия границ зерен резко снижается. Такие границы зерен называются специальными. Соответственно углы разориентации границ, при которых энергия границ минимальна, называют специальными углами.