Рад. Важнейшие положения
 Скачать 175.6 Kb.
|
Nu, К), используемые в качестве теплоносителей в атомных реакторах.2. Общая характеристика металлов Из известных в настоящее время 106 элементов 76 являются металлами, В табл. 1 приведена Периодическая система элементов Д. И, Менделеева, в правой части которой жирной чертой отделены неметаллические элементы. Металлы в твердом и, отчасти, в жидком состояниях обладают рядом характерных свойств: высокой тепло- и электропроводностью; положительным температурным коэффициентом электросопротивления; с повышением температуры электросопротивление чистых металлов возрастает; большое число металлов (– 30) обладает сверхпроводимостью (у этих металлов при температуре, близкой к абсолютному нулю, электросопротивление падает скачкообразно, практически до нуля); термоэлектронной эмиссией, т.е. способностью, испускать электроны при нагреве; хорошей отражательной способностью: металлы, непрозрачны и обладают металлическим блеском; повышенной способностью к пластической деформации. Наличие этих свойств и характеризует так называемое металлическое состояние вещества, Все металлы и металлические сплавы – тела кристаллические, атомы (ионы) расположены в металлах закономерно в отличие от аморфных тел, в которых атомы расположены хаотично. Металлы (если их получают обычным способом) представляют собой поликристаллические тела, состоящие из большого числа мелких (10 -1 – -10 -5 см), различно ориентированных по отношению друг к другу кристаллов. Вследствие условий кристаллизации они имеют неправильную форму и называются кристаллитами или зернами. Все наиболее характерные свойства металлов объясняются наличием в них легкоподвижных коллективизированных электронов проводимости. Атомы металлов имеют на внешнем энергетическом уровне небольшое число электронов. Связь внешних электронов с атомом характеризуется работой выхода электронов (или ионизацинным потенциалом), т.е. работой, необходимой для удаления электронов из изолированного атома. Если для металлов ионизационный потенциал составляет 4–9 эВ, то у неметаллов величина его, как правило, превышает 10 эВ при однократной ионизации (т.е. при отрыве одного электрона). Ионизационный потенциал промежуточных элементов (Si, As, Se и др.) составляет 8–10 эВ. Эти данные показывают, что внешние электроны слабо связаны с ядром и поэтому они находятся в относительно свободном состоянии, образуя электронный газ. Металлическое состояние возникает в комплексе атомов, когда при их сближении внешние электроны теряют связь с отдельными атомами, становятся общими, т.е. коллективизируются и свободно перемещаются между положительно заряженными и периодически расположенными ионами. Устойчивость металла, представляющего собой, таким образом, ионно – электронную систему, определяется электрическим притяжением между положительно заряженными ионами и обобщенными. электронами. Такое взаимодействие между ионным скелетом и электронным газом получило название металлической связи. Сила связи в металлах определяется силами отталкивания и силами притяжения между ионами и электронами и не имеет резко выраженного направленного характера. Атомы (ионы) располагаются на таком расстоянии друг от друга, чтобы энергия взаимодействия была минимальной. металл сплав термический 3. Технология их термической обработки В металлах и сплавах при технологических нагревах и специальной термической обработке могут протекать самые различные внутренние процессы, приводящие к изменению как микроструктуры в делом (морфологии и числа фаз, размера зерен и др.), так и картины распределения дефектов атомно – кристаллической природы. Для того чтобы разобраться в закономерностях всех этих изменений, происходящих, как правило, в направлении установления более равновесного состояния металлической системы, используют положения статистической термодинамики и физической кинетики. На их основе разрабатываются методы управления структурой металлов и сплавов с тем, чтобы последние могли приобрести в процессе термообработки комплекс необходимых механических, химических или физических свойств, являющихся структурно-чувствительными характеристиками. Металлы и металлические сплавы представляют собой термодинамические системы, которые могут пребывать в любом агрегатном состоянии (жидком, твердом, газообразном или комбинированном). В общем случае такие системы содержат различные компоненты (химические вещества), которые образуют фазы – гомогенные составные части с однородными свойствами. Любая система макроскопических размеров, т.е. состоящая из большого числа микрочастиц (атомов, молекул и т.д.), может быть описана набором термодинамических функций состояния. К числу важнейших функций состояния относятся внутренняя энергия U, свободная энергия F и энтропия S. В условиях, когда объем и температура термодинамической системы постоянны, между этими характеристиками существует простая математическая связь: F=U – TS, где Т – абсолютная температура, К. Из выражения (1 – l) следует, что свободная энергия F представляет собой часть внутренней энергии, которая может быть определена как сумма кинетической и потенциальной энергии частиц. Энергия F называется свободной в том смысле, что при изотермических процессах она может быть выделена из системы в виде тепла и превращена в работу. Произведение TS называют энтропийным фактором, или связанной энергией; она может изменяться только вместе с температурой. Эта энергия существует в термодинамической системе также в виде тепла (кинетической энергии частиц) и потенциальной энергии частиц, зависящей от конфигурации их взаимного расположения. Свободная энергия F и энтропия S являются критериями равновесия термодинамической системы. При достижении равновесия свободная энергия имеет минимальное, а энтропия – максимальное значение (из всех возможных при заданных условиях). Однако в качестве критерия равновесия свободная энергия более универсальна, поскольку при низких температурах энтропия обычно мала и ее можно не учитывать. Вследствие малой величины энтропийного фактора TS при низких температурах свободная энергия термодинамической системы в этих условиях будет тем ниже, чем меньше ее внутренняя энергия U. Равновесие в таких случаях достигается созданием в системе максимального порядка (закономерное расположение атомов в кристаллах), которому отвечает предельно низкое значение U, а следовательно, и F. Список литературы металл сплав термический 1. Гуляев А.П. Металловедение. Учебник для вузов. Изд. «Металлургия», 1986 г. – CD-RW 2. Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение. (Методы анализа, лабораторные работы и задачи) М, Металлургия., 1983 г. – CD-RW 3. Под редакцией В.Г. Сорокина; М.А. Гервасьева. Стали и сплавы. Марочник.М, «ИНТЕРМЕТ- ИНЖИНИРИНГ»; 2001. 4.Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева. Материаловедение.М, «Машиностроение», 1980. CD-RW 5.Ю.В. Клюжев, С.С.Јубакирова, Ќ.Б. Баќтыбаев. Материалтану.Оќу ќўралы. «Фолиант» баспасы, 2007. 6. Д.Ў. Смаєїлов. «Металлография». «Баспа», 2007 ж |