Главная Обратная связь

Дисциплины:






Некристаллические вещества



Поликристаллические материалы

Большинство твердых материалов являются поликристаллическими – состоят из множества беспорядочно ориентированных мелких кристаллических зерен – кристаллитов. Поликристаллы получаются, если кристаллизация начинается одновременно во многих точках (образуется много зародышей кристаллов):

На межкристаллических поверхностьях изменяется ориентация кр рещётки.

Если кристаллизация начинается с поверхности формы, то получаются кристаллы, выдвинутые в одном направлении (в направлении ухода тепла).

2.4.2 Монокристаллы

Монокристаллы – твердые тела, где

периодичность расположения атомов

продолжается во всём теле,

т.е они крупные одиночные кристаллы.

Имеются в природе, где они обычно

в форме правильного многокранника.

Для технических целей выращивают

монокристаллов исскуственно.

На рисунке показан метод вытягивания монокристалла из расплава. Монокристаллы полупроводников (напр Si) получают диаметром до 40 см и длиной выше 1 м.

Анизотропия

Анизотропия – эта зависимость свойств монокристалла от направления. Это явление связано с разной плотностью упаковки частиц в разных направлениях.

Анизотропны обычно упругие и пьезоэлектрические свойства, иногда также электрические и оптические свойства. Степень анизотропности увеличивается с уменьшением симметрии кристаллов. Поликристаллические материалы обычно изотропны. Их свойства равны средним значениям от свойств отдельных кристаллов в разных направлениях. В принципе возможно получить поликристаллический материал с одинаковой отиентацией зерен. В таком случае материал может быть анизотропным.

Некристаллические вещества

Некристаллические вещества характеризуются отсутствием дальнего порядка в расположении частиц, имеется только ближний порядок. Называются они аморфными (неимеющими формы). По существу они переохлаждённые жидкости, не успеющиеся кристаллизироватся. Аморфные материалы можно получить быстрым охлаждением вещест, кристаллизация которых затруднён. Напр кварц (SiO2). На рисунке показана структура кристаллического кварца (налево) и аморфного кварцевого стекла (направо).

Среди аморфных материалов выделяют ещё стеклообразные материалы. Они имеют между твёрдым (стеклообразным) состоянием и жидким (текучем) состоянием т.н высокоэластическое состояние. Металлы – всегда кристаллические. Керамические материалы – большинство кристаллические. Полимеры – большинство аморфные (стеклообразные).

Механизмы диффузии

Атомы находятся в твёрдом теле в непрерывном вибрационном движении. За счёт флюктуации вибрационной энергии могут некоторые атомы иметь добавочную энергию, превышающую среднюю энергию настолько, что атом может передвигатся в решётке.



Этот энергетический барер, которую атом должен при движении преодолеть (добавочная

энергия), называется энергией активации диффузии. Атомы, которые имеют эту добавочную энергию, называются активными. Их концентрация выражается уравнением Больцмана:

где N – общая концентрация атомов; Е* - энергия активации; С – постоянная.

Для движения атомов в решётке должны быть выполнены две условия: 1) рядом должно быть пустое место; 2) атом должен быть активным. В металлах происходит диффузия по двум механизмам.

4.2.1 Вакансионный механизм

Атом и вакансия обмениваются местами. Энергия активации – сумма из энергии образования вакансии и энергии обмена места. Энергия активации тем больше, чем выше Т плавления металла. По вакансионному механизму пройсходит самодиффузия и диффузия примесей в твёрдых растворах замещения (тогда А – атом примеси).





sdamzavas.net - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...