MŘÍŽKY A VADY. Vnitřní stavba materiálu

Transkript

1 Poznámka: tyto materiály slouží pouze pro opakování STT žáků SPŠ Na Třebešíně, Praha 10;s platností do r v návaznosti na platnost norem. Zákaz šířění a modifikace těchto materálů. Děkuji Ing. D. Kavková Vnitřní stavba materiálu MŘÍŽKY A VADY

2 Vnitřní stavba materiálu struktura na úrovni atomů, iontů a molekul model atomu rozdělení materiálů - krystalické - nekrystalické - materiály současně obsahují krystalický i amorfní podíl

3 Rozdělení materiálů krystalické - pravidelné uspořádání částic (atomů, molekul, iontů) na velkou vzdálenost nekrystalické (amorfní) - částice uspořádané na krátkou vzdálenost (sklo, pryskyřice, asfalt, ) materiály současně obsahují krystalický i amorfní podíl (plasty)

4 Vnitřní stavba krystalických materiálů polohy atomů (iontů či molekul) - vzájemně relativně stálé - pravidelně rozmístěné - zcela pravidelné rozmístění ve velmi malých objemech krystalová mřížka - specifické fyzikální a chemické vlastnosti (např. vodivost, tvrdost, magnetizmus, hustotu, aj.)

5 Krystalická mřížka dokonale zaplněná krystalická mřížka - ideální stav - nereálný ve skutečnosti krystaly mají v mřížce vady

6 Dokonalá krystalová mřížka myšlená konstrukce parametry krystalové mřížky - úhly α, β, γ - směry X, Y, Z - délky hran a, b, c vzájemné vztahy různé 7 krystalografických soustav

7 Krystalografické soustavy Soustava Úhlové parametry Délkové parametry kubická (krychlová) α = β = γ = 90 a = b = c tetragonální (čtverečná) α = β = γ = 90 a = b c hexagonální (šesterečná) α = β = 90 γ = 120 a 1 = a 2 = a 3 c ortorombická (kosočtverečná) α = β = γ = 90 a b c monoklinická (jednoklonná) α = β = 90 γ 90 a b c triklinická (trojklonná) α β γ 90 a b c trigonální (klencová) α β γ a = b = c

8 Krystalografické soustavy krychlová čtverečná šesterečná kosočtverečná jednoklonná trojklonná klencová

9 Druhy základních buněk rozmístění atomů v mřížce i mimo uzlové body 7 krystalografických soustav = 14 zákl.buněk jednoduchá prostorově středěná plošně středěná bazálně středěná

10 Krychlová prostorově středěná mřížka 8 atomů v uzlových bodech 1 atom uprostřed tělesových úhlopříček jedné mřížce přísluší 9 atomů kovy - Feα, Cr, V, Mo, W,...

11 Elementární buňka 8 počet atomů určen +1= 2 výpočtem 8

12 Krychlová plošně středěná mřížka 8 atomů v uzlových bodech 6 atomů uprostřed úhlopříček stěn jedné mřížce přísluší 14 atomů kovy - Feγ, Al, Au, Cu, Ni,...

13 Elementární buňka počet atomů určen 8 6 výpočtem + = 4 8 2

14 Šesterečná stěsnaná mřížka 12 atomů v uzlových bodech 2 atomy uprostřed úhlopříček základen 3 atomy uprostřed mřížky jedné mřížce přísluší 17 atomů kovy - Mg, Zn, Ti α, Co α,...

15 Elementární buňka 12 počet atomů určen výpočtem =

16 Krystalické a amorfní látky monokrystal - elementární buňka se opakuje v celém objemu (diamant) polykrystal - složen z drobných monokrystalů (tzv. zrn ), oddělených od sebe hranicemi zrn amorfní látky - nemají významné uspořádání

17 Poruchy krystalových mřížek vliv cizích atomů (příměsi a nečistoty) na vlastnosti pevných látek podnět pro studium problému - pokrok v metodách výroby velmi čistých materiálů výrazné technologické aplikace - od slitin kovů s požadovanými mechanickými vlastnostmi až po miniaturní elektronické součástky

18 Nedokonalosti krystalové stavby

19 Strukturní poruchy (vady) bodové (bezrozměrné) - vakance - substituce - interstice čárové (jednorozměrné) - hranové - šroubové plošné (dvojrozměrné) - hranice zrn - vrstvené chyby objemové (trojrozměrné)

20 Bodové vady vakance - neobsazené uzlové místo atomem substituce - cizí atom v uzlovém místě nahrazuje atom základní interstice - vlastní nebo cizí atom v mezimřížkové poloze

21 Bodové vady

22 Bodové vady foto elektronový mikroskop světlé pruhy - atomy niklu tmavé pruhy - atomy platiny bodová vada - atomy leží ve špatných pruzích

23 Čárové vady - dislokace vznikají v krystalu, působí-li mechanické napětí - při tuhnutí - při plastické deformaci probíhají mřížkou podél určité čáry dislokace hranová - b (pohyb skluzem) dislokace šroubová - b (pohyb difúzní - šplháním)

24 Pohyb dislokace hranové lze přirovnat k pohybu např. píďalky pohybuje se s vynaložením minimální energie (na svém těle vytvoří malé vyvýšení, které se posouvá podél celé délky těla, až dojde k posunutí)

25 Důkazy existence dislokací leptové důlky - naleptání povrchu krystalu v místě vystupující dislokace - pozorovatelné leptové důlky v optickém mikroskopu

26 Důkazy existence dislokací elektronová mikrofotografie - ozářená tenká kovová fólie titanu (s dislokacemi) paprskem elektronů - šroubová dislokace (elektronový mikroskop)

27 Plošné vady hranice zrn - oblast mezi zrny v polykrystalech maloúhlová hranice - tvořena řadou hranových dislokací velkoúhlová hranice

28 Plošné vady hranice zrn (elektronový mikroskop) austenitická Cr - Ni ocel

29 Objemové poruchy řadíme trhliny a částice jiné fáze (např.precipitáty) přítomné v krystalu

30 Zdroje cs.wikipedia.org artemis.osu.cz