5. Влияние кристаллического строения на свойства металлов.

Особенности кристаллического строения металлов определяют их свойства. Электроны, которые находятся на внешних атомных оболочках, теряют связь со своими ионами. Происходит образование свободных электронов, не принадлежащих отдельным атомам, так называемого электронного газа. Ионы располагаются в узлах кристаллической решётки. Между ионами и свободными электронами возникают силы притяжения, которые стягивают ионы, такую связь называют металлической. Эта связь объясняет характерные свойства металлов. В металлах расстояние между атомами значительно меньше, чем в неметаллах, поэтому металлы имеют большую плотность. Благодаря свободным электронам при пластической деформации связь между ионами не нарушается и разрушение кристаллической решётки не происходит. Это объясняет высокую пластичность металлов. Кроме того, наличие свободных электронов обуславливает высокую электро- и теплопроводность. С понижением температуры ослабляются колебания ионов, что приводит к повышению электропроводности, а в некоторых случаях сверхпроводимости. При повышении температуры, электропроводность наоборот снижается. Металлический блеск объясняется взаимодействием световых волн со свободными электронами.

6. Дефекты кристаллического строения.

Реальный кристаллический металл всегда имеет большое число дефектов кристаллического строения, которые нарушают периодичность атомов в решётке. Эти дефекты в значительной степени определяют свойства металлов. По геометрическим признакам дефекты подразделяются на: точечные, линейные и поверхностные.

1. Точечные – малы во всех трёх измерениях и подвижны. Их величина не превышает нескольких атомных диаметров. К точечным дефектам относят: Вакансии (представляют собой узлы кристаллической решётки, в которых отсутствуют атомы). Примеси (атомы, замещённые атомами другого материала). Внедренные атомы (могут быть как примесными, так и атомами основного металла).

2. Линейные – малы в двух измерениях и имеют большую протяжённость в третьем. В основном они называются дислокациями (краевые и винтовые).

3. Поверхностные – малы только в одном измерении. Чаще всего это граница раздела двух различно ориентированных участков кристаллической решётки. К ним относят: малоугловые и крупноугловые границы.

Кроме перечисленных, в металлах имеются макроскопические объёмные дефекты, к ним относят: поры, трещины, газовые пузыри и неметаллические включения.

7. Анизотропия кристаллов.

Одной из важнейших особенностей металлов является неоднородность свойств в различных направлениях кристаллической решётки, это анизотропия. Она объясняется неодинаковой насыщенностью атомами различных плоскостей решётки и неодинаковыми межатомными расстояниями. Различие свойств может быть значительным. Анизотропия свойств характерна для одиночных кристаллов, так называемых монокристаллов.

8. Кристаллизация. Понятие. Переохлаждение при кристаллизации. Модификация.

Пространственные кристаллические решётки образуются в металле при переходе из жидкого состояния в твёрдое. При этом процесс кристаллизации влияет на итоговые свойства металлов.

Реальная кристаллизация протекает с переохлаждением, то есть металл при идеальной температуре кристаллизации остаётся жидким и его кристаллизация начинается при более низкой температуре.

Вещества, которые специально вводят в расплавленный металл для уменьшения размера зёрен (добавочные центры кристаллизации), называются модификаторами, а сам процесс – модификацией.