Кристаллическая решетка золота параметры

Основу ОЦК-решетки составляет элементарная кубическая ячейка (рис. 2, б), в которой положительно заряженные ионы металла находятся в вершинах куба, и еще один атом в центре его объема, т. е. на пересечении его диагоналей. Такой тип решетки в определенных диапазонах температур имеют железо, хром, ванадий, вольфрам, молибден и др. металлы.

У ГЦК-решетки (рис. 2, в) элементарной ячейкой служит куб с центрированными гранями. Подобную решетку имеют железо, алюминий, медь, никель, свинец и др. металлы.

Третьей распространенной разновидностью плотноупакованных решеток является гексагональная плотноупакованная (ГПУ, рис. 2, г). ГПУ-ячейка состоит из отстоящих друг от друга на параметр с параллельных центрированных гексагональных оснований. Три иона (атома) находятся на средней плоскости между основаниями.

У гексагональных решеток отношение параметра с/а всегда больше единицы. Такую решетку имеют магний, цинк, кадмий, берилий, титан и др.

Компактность кристаллической решетки или степень заполненности ее объема атомами является важной характеристикой. Она определяется такими показателями как параметр решетки, число атомов в каждой элементарной ячейке, координационное число и плотность упаковки.

Кристаллические решетки металлов | Матвед 1

Параметр решетки – это расстояние между атомами по ребру элементарной ячейки. Параметры решетки измеряется в нанометрах (1 нм = 10 -9 м =10 A). Параметры кубических решеток характеризуются длиной ребра куба и обозначаются буквой а.

Для характеристики гексагональной решетки принимают два параметра – сторону шестигранника а и высоту призмы с. Когда отношение с/а =1,633, то атомы упакованы наиболее плотно, и решетка называется гексагональной плотноупакованной (рис. 1, г). Некоторые металлы имеют гексагональную решетку с менее плотной упаковкой атомов (с/а > 1,633). Например, для цинка с/а = 1,86, для кадмия с/а = 1,88.

Параметры а кубических решеток металлов находятся в пределах от 0,286 до 0,607 нм. Для металлов с гексагональной решеткой а лежит в пределах 0,228-0,398 нм, а с в пределах 0,357-0,652 нм.

Параметры кристаллических решеток металлов могут быть измерены с помощью рентгеноструктурного анализа.

При подсчете числа атомов в каждой элементарной ячейке следует иметь в виду, что каждый атом входит одновременно в несколько ячеек. Например, для ГЦК-решетки, каждый атом, находящийся в вершине куба, принадлежит 8 ячейкам, а атом, центрирующий грань, двум. И лишь атом, находящийся в центре куба, полностью принадлежит данной ячейке.

Рис. 3. Координационное число в различных кристаллических решетках для атома А: а) – объемноцентрированная кубическая (К 8); б) – гранецентрированная кубическая (К 12); в) – гексагональная плотноупакованная (Г 12)

Таким образом, ОЦК- и ГЦК-ячейки содержат соответственно 2 и 4 атома.

Под координационным числом понимается количество ближайших соседей данного атома.

В ОЦК решетке (рис. 3, а

Кристаллические решетки.

) атом
А
(в центре) находится на наиболее близком равном расстоянии от восьми атомов, расположенных в вершинах куба, т. е. координационное число этой решетки равно 8 (К 8).

В ГЦК решетке (рис. 3, б)

атом
А
(на грани куба) находится на наиболее близком равном расстоянии от четырех атомов
1
,
2, 3, 4,
расположенных в вершинах куба, от четырех атомов
5, 6, 7, 8,
расположенных на гранях куба, и, кроме того, от четырех атомов
9, 10, 11, 12,
принадлежащих расположенной рядом кристаллической ячейке. Атомы
9, 10, 11, 12
симметричны атомам
5
,
6, 7, 8.
Таким образом, ГЦК решетки координационное число равно 12 (К 12).

В ГПУ решетке при с/а =

1,633 (рис. 3,
в
) атом
А
в центре шестигранного основания призмы находится на наиболее близком равном расстоянии от шести атомов
1
,
2, 3, 4, 5, 6,
размещенных в вершинах шестигранника, и от трех атомов
7, 8, 9,
расположенных в средней плоскости призмы. Кроме того, атом
А
оказывается на таком же расстоянии еще от трех атомов
10, 11, 12,
принадлежащих кристаллической ячейке, лежащей ниже основания. Атомы
10, 11, 12
симметричны атомам
7, 8, 9.
Следовательно, для ГПУ решетки координационное число равно 12 (Г 12).

Плотность упаковки представляет собой отношение суммарного объема, занимаемого собственно атомами в кристаллической решетке, к ее полному объему. Различные типы кристаллических решеток имеют разную плотность упаковки атомов. В ГЦК решетке атомы занимают 74 % всего объема кристаллической решетки, а межатомные промежутки (“поры”) 26 %. В ОЦК решетке атомы занимают 68 % всего объема, а “поры” 32 %. Компактность решетки зависит от особенностей электронной структуры металлов и характера связи между их атомами.

От типа кристаллической решетки сильно зависят свойства металла.

У некоторых металлов кристаллическая решетка может изменяться при изменении температуры. Это явление называется полиморфизмом

или
аллотропией
. Полиморфизм может вызывать изменение свойств.

Общее строение

Металлы – твёрдые вещества, имеющие кристаллическое строение. Исключение составляет ртуть – жидкий металл. Кристаллические решётки представляют собой упорядоченные определённым образом атомы металла. Каждый атом состоит из положительно заряженного ядра и нескольких отрицательно заряженных электронов. В атомах металлов недостаточно электронов, поэтому они являются ионами.

Единица кристаллической решётки – элементарная кристаллическая ячейка, в условных узлах и на гранях которой находятся положительно заряженные ионы. Их удерживают вместе металлические связи, возникающие за счёт беспорядочного движения отделившихся от атомов электронов (благодаря чему атомы превратились в ионы).

Рис. 1. Схема металлической связи.

Свободное движение электронов обусловливает электро- и теплопроводность металлов.

Pereosnastka.ru

Кристаллическое строение металлов

Источник: promkomrostov.ru

Контрольная по материаловедению,вариант 31, КГТУ. Опишите строение и основные характеристики кристаллической решётки золота (параметры, координационное чи

3. Как можно исправить крупнозернистую структуру кованой стали марки 30? Обоснуйте выбранный режим термической обработки Устранить дефекты предыдущих операций горячей обработки (в данном случае ковки) можно при помощи отжига, который обычно является первоначальной операцией термической обработки. Полный отжиг, заключается в нагреве стали выше верхней критической точки с последующим медленным охлаждением. Феррито-перлитная структура переходит при нагреве в аустенитную, а затем при охлаждении аустенит превращается обратно в феррит и перлит, т.е. происходит полная перекристаллизация. Структура, состоящая из крупных зерен перлита и феррита, какая часто бывает после ковки, после такого отжига превращается в структуру из мелких зерен феррита и перлита.

1.Опишите строение и основные характеристики кристаллической решётки золота (параметры, координационное число, плотность упаковки) 2 2. Вычертите диаграмму состояния системы магний-селен. Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твёрдом состояниях, укажите структурные составляющие во всех областях, диаграммы состояния и объясните характер изменения свойств сплавов данной системе с помощью правил Курнакова.

4 3. Как можно исправить крупнозернистую структуру кованой стали марки 30? Обоснуйте выбранный режим термической обработки 6 4. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую нагревания в интервале температур от 0 до 1600°C(с применением правила фаз) для сплава, содержащего 3,3%C.

7 5. Режущий инструмент из стали У10 был перегрет при закалке. Чем вреден перегрев? 10 6. Для изготовления фрез выбрана сталь 9ХС. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие при термической обработке данной стали.

Опишите микроструктуру и свойства фрез после термической обработки 11 7. В результате термической обработки детали машин должны получить повышенную прочность по всему сечению (твёрдость НВ250 – 280). Для изготовления их выбрана сталь 40ХН 14 Список литературы 17

1 Гуляев А.П. Металловедение. — М.: Металлургия, 1986. – 544с.
2 Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. — М.: Машиностроение, 1990. – 528с.
3 Материаловедение: учебник для вузов// Б.Н. Арзамасов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин и др. 3-е издание – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.

Баумана, 2002. 648 С.
4 Металловедение и термическая обработка стали: Справочник под ред. Берштейна и А.Г. Рахштаута. Т.2. – М.: Металлургия, 1983. – 386с.
5 Солнцев Ю. П., Пряхин Е.И., Войткун Ф. Материаловедение. – М.: Изд-во МИСиС, 2003. – 600с.

Список контрольных работ по предмету материаловедение

• Тип работы: Контрольная работа
• Предмет: Материаловедение

Источник: readywork.ru

Кристаллографическое описание структуры металлов и расчет их параметров

Кристаллография – это наука о возникновении, структуре и свойствах кристаллов.

Каждый металл в твердом состоянии имеет кристаллическое строение. Для такого вида строения характерна упорядоченность расположения атомов. Кристаллическая решетка образуется посредством периодического повторения в пространстве элементарных ячеек. Внутри кристаллических решеток находятся атомные ядра — заряженные ионы.

Вокруг ионов располагаются отрицательно заряженные частицы — электроны, постоянно двигающиеся. Число таких электронов определяется теплопроводностью металла. Ионы в кристаллических решетках находятся в постоянном тепловом колебании. Когда температура увеличивается, амплитуда колебаний атомов стремительно возрастает, а при снижении температуры уменьшается. Плавление металла способствует разрушению его кристаллической решетки, а ионы начинают беспорядочно двигаться в пространстве. Самыми распространенными кристаллическими решетками у металлов являются:

1. Объемно-центрированная кристаллическая решетка. Восемь атомов такой кристаллической решетки находятся в углах куба, а один в центре. Такой тип решетки свойственен свинцу, литию, натрию, вольфраму и т.п.
2. Гранецентрированная кристаллическая решетка. Восемь атомов данной кристаллической решетки находятся в углах куба, а в центре каждой грани, которых шесть, располагается еще под ному атому. Гранецентрированная кристаллическая решетка свойственна алюминия, серебра, золота, меди и т.п.
3. Гексагональная кристаллическая решетка. При данном типе кристаллической решетки атомы находятся в центре основана и углах призмы. Три атома размещаются в средней плоскости призмы. Гексагональная кристаллическая решетка свойственна для таких металлов, как бериллий, титан, магний, цинк и т. п.

Расчет параметров металлов

К основным параметрам металлов относятся:

1. Цвет. Большинство известных металлов светло-серого цвета с голубоватым оттенком.
2. Теплопроводность. Тепловодность металла зависит от подвижности его свободных электронов. По этой причине ряд теплопроводности схож с рядом электропроводности, наилучшим проводником электричества и тепла является серебро. Широко применение в качестве проводника тепла нашел натрий. Самая низкая теплопроводность у ртути и висмута.
3. Электропроводность Хорошая электропроводность металлов обусловлена наличием в кристаллических решетках подвижных электронов, которые перемещаются под действием электрического поля. Самая высокая электропроводность у меди, серебра и алюминия.
4. Пластичность. Подавляющее большинство металлов пластичны благодаря смещению слоев атомов металла без разрыва связи между ними. Самыми пластичными металлами являются серебро, золото, а также медь.
5. Плотность. В зависимости от плотности металлы делятся на тяжелые и легкие. Самым тяжелым металлом являются иридий и осмий, а самым легким литий.
6. Температура плавления. Температура плавления известных металлов находится в диапазоне от — 39 до 3410 градусов по Цельсию.
7. Твердость. Все металлы, кроме ртути и франция, обладают различной твердостью.

«Кристаллографическое описание структуры металлов и расчет их параметров»
Готовые курсовые работы и рефераты
Решение учебных вопросов в 2 клика
Помощь в написании учебной работы

Твердость металла может быть рассчитана следующими методами: по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу. Метод заключается в внедрении закаленного стального шарика в поверхность испытуемого образца металла. В результате эксперимента на поверхности образца появляется отпечаток. Формула для расчета твердости металла по Бринеллю выглядит следующим образом:

где: НВ — при использовании шарика из стали, твердость которого не более 450 единиц; НВW — при использовании шарика из сплава твердостью более 450 единиц; F — нагрузка, которая действует на шарик; А — площадь поверхностного отпечатка; D — диаметр шарика; d — диаметр отпечатка.

Измерение твердости методом Роквелла заключается в погружении закаленного шарика в образец и измерении глубины отпечатка. Формула выглядит следующим образом:

$HR = 100 — ((H-h)/0.002)$

где H — глубина внедрения после снятия нагрузки; h — глубина внедрения до приложения нагрузки.

Измерение по Вескеру заключается в плавном внедрении пирамиды из алмаза в образец, с последующим измерение диагонали отпечатка и расчета образца по таблицам ГОСТ 2999-75. Формула выглядит следующим образом:

$HV = F/M = ((2*Fsina/2)/(d^2)) / d^2$

где F — нагрузка испытания; М — площадь отпечатка; а — наклон алмазного наконечника; d — средняя линия диагонали отпечатка.

Плотность металла рассчитывается по стандартной площади:

где m — масса образца; V — объем образца.

Показателями пластичности металла являются относительное удлинение после разрыва и относительное сужение. Удлинение после разрыва рассчитывается по формуле:

где (Lk-L0) — приращение расчетной длины образца; L0 — начальная расчетная длина образца.

Формула для расчета относительного сужения выглядит следующим образом:

где F0 и Fk — площади поперечного сечения образца до и после испытания.

Источник: spravochnick.ru