Мат-лы с промежуточными соединениями компонентов.

На рис 6 приведены диаграммы состояния и состав-свойство для системы, в которой образуются соединения бертолидного типа соед переменного состава.

На рис 7 приведена диаграмма состояния и состав-свойство для системы в которой образуется соединение дальтонидного типа (постоянного) состава.

При составе мат-ла, отвечающего соединению дальтонидного типа св-во материала может существенно отличатся от свойств компонентов. Например, AlN – мат-л с очень высокой твердостью соединения, Ni₃Al – мат-л с высокой жаропрочностью. Таким образом, по виду диаграммы состояния системы специалист м-вед может сделать заключение об ожидаемых свойствах такого материала. Если для данного мат-ла отсутствует диаграмма состояния, то, измеряя какое либо свойство легко изменяемое можно предсказать характер изменения других свойств в системе. Сопоставление диаграмм состав-свойство называют физико-химическим подходом в м-ведении, а изучение фазового и структурного состояния материала путем измерения какого-либо физ св-ва наз соответствующим методом физхиманализа.

Например, легко измеряемым структурно чувствительным св-вом мат-ла является его твердость, поэтому измеряя твердость мат-ла после различных технологических операций (плавление, прокатка, отжиг) по величине твердости мат-ла можно видеть количество структурных нарушений в материале (примесных атомов, структурных дефектов и т.д.)

Лекция 3. Кристаллическая структура твердых тел.

Структура большинства твердых тел является кристаллической, т.е. расположение атомов обладает свойствами симметрии: трансляционной, симметрии направлений и некоторыми другими.

Трансляционная симметрия означает, что атомы совмещаются с решеткой кристалла при перемещении их по осям x y z на расстояния, кратные так называемым параметрам кристаллической решетки.

Симметрия направления означает, что атомы решетки совмещаются при повороте вокруг осей на углы 90, 60, 120 гр. Существуют другие типы симметрии кристаллов:

-точка инверсии, когда кристалл совмещается при замене координат x y z, на –x –y –z.

-плоскость отражения, когда кристалл совмещается при отражении атомов относительно этой плоскости, а также винтовые оси и оси скольжения.

Различные типы кристаллических структур всегда обладают трансляционной симметрией, а также некоторым набором других типов симметрии.

Многие металлы, полупроводники и диэлектрики обладают одним из четырех типов кристаллических структур: кубическая, объемно-центрированная, кубическая гране-центрированная, гексагональная плотно упакованная, решетка типа алмаза. Эти структуры показаны на рисунке 8 (а,б,в,г).

Решетка типа алмаза образована двумя кубическими гранецентрироваными решетками одна из которых сдвинута относительно другой на четверть большой диагонали.

Координационное число атомов.

Свойство кристаллической структуры определяются не только типом образующих ее атомов, но и количеством и типом соседей у каждого атома. Особенно это относится к кристаллам образованным разными атомами, т.е. к соединениям. Число ближайших соседей вокруг атомов называют первым координационным числом, которое характерно для каждого типа решетки, а сами эти атомы называют первой координационной сферой. Аналогично существует понятия второй и третьей координационной сферы.

Если представить кристаллическую решетку в виде модели шаров, то в решетке будут наблюдаться так называемые междоузлия, т.е. свободные пространства. Обычно в решетке существуют несколько типов междоузлий, различающихся размерами и формой: октаэдерические, тетраэдерические. Размеры и тип междоузлий в кристалле во многом определяют его свойства, т.к. по ним протекает диффузия атомов, в них могут располагаться примеси-внедрения. В таблице 1 приведены примеры кристаллических структур твердых тел.