39. Какова причина отсутствия огранки кристаллов в металле Кристаллы растут в форме многогранников. При соприкосновении рост прекращается. 40

• Название: 39. Какова причина отсутствия огранки кристаллов в металле Кристаллы растут в форме многогранников. При соприкосновении рост прекращается. 40
• Дата: 06.07.2022
• Размер: 0.76 Mb.
• Имя файла: matved-1-1.docx
• Тип: Документы; #625936

39.Какова причина отсутствия огранки кристаллов в металле?

Кристаллы растут в форме многогранников. При соприкосновении рост прекращается.

40. Приведите причины дендритной формы роста кристаллов?

1)У вершин гранего го кристалла условия для роста более благоприятные, чем у середины граней.

2)Около вершин сильнее рассеивается в разные стороны выделяющаяся теплота кристаллизции, и, следовательно, она меньше снимает здесь переохлаждение.

3) Примеси, которые оттесняются в расплав растущим кристаллом и накапливаются у его поверхности, затрудняя рост кристалла. Конвективные потоки в расплаве полнее устраняют барьерное действие этих примесей около вершин кристалла. В результате,вершины опережают в своем росте центры граней, образуя первые ответвления.

41. Изобразите схему образования дендритной формы роста кристаллов.

Вопросы для подготовки к контрольной работе № 1

по курсу: «Материаловедение».

1. 
   Что такое элементарная ячейка? Изобразите известные Вам типы элементарных ячеек.
   

Элементарная ячейка —трехмерная трансляция мнимого объема, параллелепипед, , отвечающий единичной решёточной точке структуры , образованый узлами кристаллической решетки.

2. 
   Изобразите и сравните ГЦК и ОЦК решетки по плотности упаковки.
   
3. 
   Изобразите и сравните ОЦК и ГП решетки по плотности упаковки.
   
4. 
   Изобразите и сравните ГЦК и ГП решетки по плотности упаковки.
   
5. 
   Изобразите схематично ОЦК и ГЦК решетки.
   
6. 
   Изобразите схематично ГП и ГЦК решетки.
   
7. 
   Изобразите схематично ОЦК и ГП решетки.
   

ГРАФИКИ ДЛЯ 5-7 ВОПРОСОВ

8. 
   Что такое дальний порядок? Для какого состояния он характерен?
   

упорядоченность, повторяющаяся на неограниченно больших расстояниях, характерен для кристаллического вещества.

9. 
   Что такое ближний порядок? Для какого состояния он характерен?
   

Упорядоченность на расстояниях, сравнимых с межатомными. Характерен для аморфных веществ (твердых и жидких)

10. 
    Что такое коэффициент компактности. Как его определить?
    

Выраженное в процентах отношение объема Va занятого в ячейке атомами, к объему всей ячейки Vя.

11. 
    Какой параметр характеризует плотность упаковки в кристаллах?
    

Плотность упаковки характеризуют коэффициентом заполнения или коэффициентом компактности η.

12. 
    На какие группы и по какому признаку делят все дефекты в кристаллах?
    

Дефекты кристаллов подразделяют по геометрическим признакам на точечные, линейные и поверхностные.

13. 
    Что такое вакансия и как она образуется?
    

Вакансия-пустой незанятый узел кристаллической решетки. Образуется при переходе атомов с поверхности в окружающую среду или из узлов решетки на поверхность (границы зерен, пустоты, трещины и т. д. ), в результате пластической деформации, при бомбардировке тела атомами или частицами высоких энергий.

14. 
    Как меняется концентрация вакансий с ростом температуры? Приведите формулу и расшифруйте ее.
    

С ростом температуры равновесная концентрация вакансий увеличивается по экспоненте:

Eo-энергия образования вакансий,T-температура.

При по ни же нии тем пе ра ту ры кон цен т ра ция ва кан сий умень ша ет ся в со от вет ст - вии с фор му лой (1.17) и лиш ние ва кан сии ухо дят к сто кам, где ис че за ют, ан ни ги ли руют.

15. 
    Какие способы перемещения дислокаций Вы знаете? Условия, необходимые для каждого вида этих перемещений.
    

1.Пусть вектор   лежит в плоскости перемещения дислокации, т. е.

.

Такое движение дислокации называют скольжением, а плоскость движения  плоскостью скольжения (рис. 3.19). Скольжение осуществляется за счет незначительной перестройки атомов вблизи линии дислокации. Скольжение дислокации не сопровождается переносом массы и происходит под действием небольших касательных напряжений .
2.      Другой случай − вектор   не лежит в плоскости скольжения, т. е.

.

Это означает, что краевая дислокация смещается в направлении, перпендикулярном плоскости скольжения, когда происходит «наращивание» или «растворение» атомных рядов на краю «лишней» полуплоскости. В этом случае дислокация оставляет за собой либо вакансии, либо междоузельные атомы. Движение сопровождается переносом вещества. Такое движение называется переползанием дислокации . Переползание дислокаций происходит обычно при больших температурах и больших временах выдержки под нагрузкой, когда велика диффузионная подвижность атомов.

16. 
    Как определить концентрацию точечных дефектов? Приведите формулу расчета и расшифруйте ее.
    
17. 
    Что такое концентрацию точечных дефектов? Приведите формулу расчета и расшифруйте ее.
    

В 16 И 17 ВОПРОСЕ ТО ЖЕ САМОЕ ЧТО В 14

18. 
    В каком металле Cu (Тпл=1083 ⁰С) или Mg (Тпл=650 ⁰С) и почему будет выше энергия образования вакансий?
    
19. 
    На какие группы делят точечные дефекты? Приведите примеры.
    

К точечным дефектам относят вакансии, собственные атомы, находящиеся в междоузлиях – межузельные атомы и примесные атомы замещения и внедрениия

20. 
    Перечислите источники точечных дефектов?
    
21. 
    Почему теоретическая прочность кристалла выше реальной?
    

Такое значительное различие между теоретической и реальной прочностью материалов на современном уровне объясняется а) значительными отклонениями от строгого, регулярного расположения атомов в кристаллической решетке материала, т. е. дефектностью структуры материала б) технологическими нарушениями сплошности материала — трещинами.

22. 
    Что такое дислокация? Приведите примеры.
    

Дислокация-линейное несовершенство,образующее внутри кристалла границу зоны сдвига(линейные дефекты), она имеют размеры в двух направлениях порядка атомных, а в третьем- соизмеримы с длиной кристалла.

23. 
    Перечислите типы дислокаций
    

Краевая: Область несовершенства кристалла вокруг края экстраплоскости называется краевой дислокацией.

винтовая: В от ли чие от кра е вой, вин то вая дис ло ка ция мо жет пе ре хо дить из од ной пло с ко сти в дру - гую без пе ре но са мас сы – по пе реч ным сколь же - ни ем.

Смешанная: Ког да вся ли ния сме шан - ной дис ло ка ции вый дет на внеш - ние гра ни, верх няя часть кри с - тал ла ока жет ся сдви ну той от но - си тель но ниж ней на один пе ри од ре шет ки. Та ким об ра зом, ли ния сме шан ной дис ло ка ции об ра зу ет со сво им век то ром Бюр гер са пе ре - мен ный угол и дви жет ся под пе ре - мен ным уг лом к это му век то ру.

24. 
    Опишите источник Франка-Рида.
    

25. 
    Что такое плотность дислокаций, и какова ее размерность?
    

Количество вещества,проходящее в единицу времени через поперечное сечение единичной площади.

26. 
    Рассчитать плотность дислокаций, если объем исследуемого материала равен 10^-3 см³, а суммарная длина дислокаций соответствует 10 000 км
    

27. 
    Что произойдет, если две краевые дислокации разных знаков встретятся в одной плоскости скольжения? Ответ поясните.
    

Раз но имен ные дис ло ка ции, на - обо рот, вза им но при тя ги ва ют ся, так как при этом по ле на - пря же ний во круг них умень ша ет ся. Ког да раз но имен ные кра е вые дис ло ка ции в од ной пло с ко сти сколь же ния под хо дят вплот ную од на к дру - гой, две экс трап ло с ко с ти сли ва ют ся в еди ную пол ную атом ную пло с кость и дис ло ка - ции вза им но унич то жа ют ся, ан ни ги ли ру ют.

28. 
    Приведите механизм размножения дислокаций..
    

29. 
    Приведите способы торможения дислокаций.
    

Торможение дислокаций-дисперсными частицами

1.Выгибание дислокаций между дисперсными частицами(tкр

1/L)-Механизм Орована



2.Перерезание дислокациями дисперсных частиц

30. 
    Приведите кривую нагрева чистого металла. Объясните характер зависимости.
    

31. 
    Что такое степень переохлаждения? Приведите график зависимости энергии Гиббса от температуры для жидкой и твердой фаз.
    

Степень переохлаждения — уровень охлаждения жидкого металла ниже температуры перехода его в кристаллическую (твёрдую) модификацию. Переохлаждение необходимо для компенсации энергии скрытой теплоты кристаллизации.

32. 
    Что такое критический размер зародыша?
    

Критический размер зародыша {\displaystyle \nu _{c}}— число молекул в зародыше, который находится в состоянии неустойчивого равновесия с окружающей средой.(минимальный размер способного к росту зародыша)

33. 
    Приведите зависимости изменения энергии Гиббса от размена зародыша. Отметьте на графике критический размер зародыша.
    

34. 
    Почему зародыш размером меньше критического не способен к росту при кристаллизации?
    

Потому что он термодинамически Неустойчив ,это энергетически невыгодно.

35. 
    Приведите ступенчатый рост кристаллов. Для каких металлов он характерен?
    
36. 
    Что такое атомно-гладкая поверхность? Для каких металлов она характерна?
    

37. 
    Что такое атомно-шероховатая поверхность? Для каких металлов она характерна? Атомно - шероховатые плоскости- плоскости, для которых неполное заселение может приводить к уменьшению свободной энергии.
    

.
42. Приведите зеренное строение металлического слитка. Подпишите зоны

43. Какие условия образования зоны столбчатых кристаллов?

Кристаллы, растущие перпендикулярно, параллельно линии теплоотвода, подавляют рост остальных, менее благоприятно ориентированных кристаллов. Рост прекращается, когда перед ними появляются равноосные зерна.

44. Какие условия образования зоны равноосных кристаллов?

Образуются, если в расплаве есть необходимые зародыши и достигнуто необходимое переохлаждение. Растут при отсутствии направленного теплоотвода.

45. Что такое полиморфное превращение?

Это превращение в металлах, состоящее из изменения типа крист. решетки при изменении температуры и давлениях.

46. В каких случаях инородные частицы в расплаве являются эффективными зародышами кристаллизации?

Когда кристаллизация расплавов и растворов полимеров происходит при температурах, значительно ниже Тпл, то есть при переохлаждении.

48.Что такое коэффициент диффузии? Каков его физический смысл?

dM=-D*

Коэффициентом диффузии называют физическую величину, которая численно равна количеству диффундирующего вещества, которое проникает за единицу времени через единицу поверхности, если разность плотностей на двух поверхностях, находящихся на расстоянии равном единице длины, равна единице

51.Что способствует развитию зоны столбчатых кристаллов?

с увеличением перегрева увеличивается протяженность зоны столбчатых кристаллов и укрупняются зерна в центральных зонах слитка

52. Приведите первый закон Фика с соответствующей расшифровкой.

п= DS(ds/dx) величина диффузионного потока

53.Почему в зоне столбчатых кристаллов металлического слитка имеется текстура, а в зоне равноосных кристаллов нет?

Равновесные зерна не имеют текстуру, т.к. растут при отсутствии направленного теплоотвод, в отличие от столбчатых.

54.Чем отличается гетеродиффузия от самодиффузии?

гетеродиффузия — случай когда дефундируют чужеродные атомы самодиффузия — диффузия в чистом веществе атомов этого же вещества

55.Изобразите схематично в разрезе строение металлического слитка с указанием соответствующих зон.



56. Почему главную роль при кристаллизации играет гетерогенное зарождение?

работа гетерогенного процесса меньше чем гомогенного. Кристаллизация происходит при гораздо меньшем переохлаждении

57. Объясните зависимость величины критического зародыша от температуры.

Размер критического зародыша зависит от степени переохлаждения: чем больше ΔТ, тем меньше R_КР

58.Почему на поверхности слитка может образоваться зона мелких равноосных зерен?

большая степень переохлаждения

59. С какой целью проводят модифицирование зеренной структуры? Опишите возможные механизмы модифицирования.

Модифицирование зерна слитков производят для улучшения их обрабатываемости давлением, а модифицирование зерна в фасонных отливках – для улучшения механических свойств.

Механизмы: введение модификаторов(малых добавок) с образованием соединений, явлюящихся местами гетерогенного происхождения или модификатор, снижающий межфазную энергию на границе кристалл-расплав

62. 1) обмен с вакансией 2)движение по междоузлиям 3) обмен атомов 4) циклическое перемещение атомов

64. Что такое транскристаллизация и в чем ее недостатки?

Транскристаллизация- это процессы ускоренного охлаждения, высокого перегрева расплава и спокойного литья, способствующие развитию зоны столбчатых кристаллов.

Недостатком столбчатой структуры является наличие поверхностей стыка соседних столбчатых зон, являющихся поверхностями слабины. Здесь концентрируются оттесняемые при непрерывном росте кристаллов примеси и различные частицы. При горячей прокатке или ковке вдоль этих поверхностей могут образоваться трещины в слитке.

65. Приведите механизмы упрочнения материалов

1)твердорастворное упрочнение

2) деформационное упрочнение

3)зернограничное и субструктурное упрочнение

4)дисперсионное упрочнение

66. Приведите закон Аррениуса с соответствующей расшифровкой.

Зависимость константы скорости химической реакции от температуры



67.Что такое ближний и дальний порядок в расположении атомов? В каких материалах и состояниях его можно наблюдать?

Характеристика упорядоченности расположения атомов( молекул) в в-ве. Ближний порядок характерен для аморфных в-в(твёрдых и жидких), в этом случае упорядоченное расположение атомов наблюдается в пределах расстояний близких к межатомным. При наличии дальнего порядка( т.е. в крист. в-в) атомы расположены упорядоченно во всем объеме тела.

68. Какие механизмы диффузии являются основными в твердых растворах внедрения и твердых растворах замещения?

Доказано, что основным механизмом самодиффузии и диффузии в твердых растворах замещения является вакансионный. В твердых растворах внедрения основным механизмом перемещения примесных атомов небольшого размера является межузельный.

69. Сформулируйте принцип структурного соответствия.

Принцип структурного соответствия состоит в том, что максимальная скорость каталитического процесса достигается при оптимальных для данной реакции кристаллической структуре и параметрах решеткикатализатора (расположение группы атомов катализатора — структура мультиплета), которые должны соответствовать конфигурации и межатомным расстояниям реагирующих молекул. При взаимодействии молекулы накладываются на катализатор (мультиилет) реагирующими атомами — индексной группой

70. Какие Вы знаете твердые растворы? Чем они отличаются друг от друга? Приведите условия их образования

твердые растворы замещения и твердые растворы внедрения. В растворах замещения в кристаллической решетке растворителя часть его атомов замещена атомами растворенного элемента. Твердые растворы внедрения образуются внедрением атомов растворенного компонента в поры кристаллической решетки растворителя.При образовании тверд.р-ров внедрения атомы р-ренного компонента B размещаются между атомами растворителя A в его кристаллич.решетке. При образовании тверд.р-ров замещения атомы р-ренного компонента B замещают часть атомов р-рителя (компонент A) в его кристаллической решетке .

71. Что такое промежуточные фазы? Чем они отличаются от граничных твердых растворов?

Промежуточными фазами называются все твердые фазы которые образуются в интервале концентраций между граничными твердыми растворами на основе компонентов. Промежуточные фазы отделены от граничных твердых растворов двухфазными областями.

72. Валентные соединения: между какими элементами образуются, область их гомогенности. Приведите примеры.

Образуются между типичными металлами и сильно электроотрицательными элементами IVB, VВ и VIВ групп.

Характеризуются стехиометрическим составом и узкой областью гомогенности на диаграммах состояния.

Пример: Mg2Si, MgS

73. Фазы Юм-Розери: между какими элементами образуются, область их гомогенности. Приведите примеры.
Образуются между медью, серебром или золотом, а с другой стороны–цинком, кадмием, алюминием, оловом, кремнием.

Область гомогенности проявляется на диаграмме состояний.Примеры: СuZn, Сu3Аl, Сu5Sn

74. Фазы Лавеса: между какими элементами образуются, область их гомогенности. Приведите примеры.

Образуются у элементов, отношение атомных радиусов металлов которых А и В rА/rВ= 1,2.

Характерна небольшая область гомогенности на диаграммах состояния.

Примеры: MgCu2, MgZn2 MgNi2

75. Промежуточные фазы внедрения: между какими элементами образуются, область их гомогенности. Приведите примеры.

Образуются между переходными металлами и углеродом, азотом, бором

Промежуточные фазы внедрения имеют иногда очень большую область гомогенности на диаграмме состояния. Стехиометрический состав, соответствующий формуле соединения внедрения, находится внутри области гомогенности промежуточной фазы, на ее границе или даже вне этой области (вблизи нее)

Примеры: V2С, TiC, TiN

76. Сверхструктуры: между какими элементами образуются, область их гомогенности. Приведите примеры.

Образуются между золотом и медью

Примеры: Сu3Аu