Метали. Будова і кристалізація металів.

Метали. Будова і кристалізація металів.

Метали — кристалічні тіла, атоми яких розміщуються в геометрично правильному порядку, утворюючи кристали. У площині атоми металів утворюють атомну сітку, а в просторі — атомокристалічну гратку. Типи кристалічних граток у металів різні. Найпоширеніші: кубічна об"ємно-центрована, кубічна гранецентрована і гексогональна щільноустаткована. Кубічну об"ємно-центровану гратку мають хром, молібден, ванадій тощо. Кубічну гранецентровану — нікель, мідь, свинець тощо, гексагональну — титан, цинк тощо. Реальний кристал має точкові, лінійні і поверхневі структурні недосконалості.
.
Точкові недосконалості — окремі атоми мають енергію, що значно перевищує середню, тому амплітуда коливань у них більша, ніж у решти атомів. Ці атоми можуть переміщуватися. Особливо легко переміщуються атоми поверхневого шару. Звільнене місце (вакансія) заповнюється атомом глибшого шару. У результаті утворення вакансій деформується кристалічна гратка. З підвищенням температури збільшується число вакансій. Вакансії відіграють визначальну роль у дифузних процесах, що перебігають у металах.
Лінійні недосконалості — дислокації (зміщення, зсув). Провівши в ідеальному кристалі зсув на одну міжатомну відстань однієї частини кристала відносно другої уздовж будь-якої атомної площини, спостерігають зсув вправо лише частини кристала. При цьому зсуві число рядів атомів у верхній частині кристала на один більше, ніж у нижній. У верхній частині кристала переважаючий ряд (над кількістю нижніх рядів кристала) є вставленим. Атоми цього ряду утворюють дислокації, намагаються переміститися в урівноважений стан. Кристалічна гратка в зоні дислокації пружно спотворена. Утворення дислокації може відбуватися у процесі кристалізації у разі пластичної деформації, термічної обробки. Дислокація має суттєвий вплив на механічні властивості, різко знижуючи міцність металів.
Поверхневі недосконалості проявляються на межах зерен. Атоми на межах зерен мають менш правильне розміщення, ніж в об"ємі зерна. Це зумовлено тим, що зерна дезорієнтовані і на їх межах виникають дислокації і вакансії.