Понятие об изотропии и анизотропии.

Свойства тела зависят от природы атомов, из которых оно состоит, и от силы взаимодействия между этими атомами. В аморфных телах с хаотическим расположением атомов в пространстве расстояния между атомами в различных направлениях равны, следовательно, свойства будут одинаковые, то есть аморфные тела изотропны

В кристаллических телах атомы правильно располагаются в пространстве, причем по разным направлениям расстояния между атомами неодинаковы, что предопределяет существенные различия в силах взаимодействия между ними и, в результате различия в свойствах. Зависимость свойств от направления называется анизотропией

Для обозначения кристаллографических плоскостей (плоскостей, проходящая через узлы решетки) и направлений (прямых, проходящих через узлы решетки) пользуются индексами Миллера. Чтобы установить индексы Миллера, элементарную ячейку вписывают в пространственную систему координат (оси X,Y, Z – кристаллографические оси). За единицу измерения принимается период решетки.

Рисунок 2.4  Примеры обозначения кристаллографических плоскостей (а) и кристаллографических направлений (б)

Примеры обозначения кристаллографических плоскостей приведены на рисунке 2.4 а.

Индекс по оси показывает, на сколько частей плоскость делит осевую единицу по данной оси. Плоскости, параллельные оси, имеют по ней индекс. Индексы указываются в круглых скобках

Индексы кристаллографических направлений указываются в квадратных скобках [111], рис. 2.4. б. В кубической решетке индексы направления, перпендикулярного плоскости (hkl) имеют те же индексы [hkl].

Аллотропия или полиморфные превращения.

Способность некоторых металлов существовать в различных кристаллических формах в зависимости от внешних условий (давление, температура) называется аллотропией или полиморфизмом. Каждый вид решетки представляет собой аллотропическое видоизменение или модификацию.

Таблица  Металлы с полиморфным превращением

Металл	Тип решетки	Температура превращения, °С
Ca	ГЦК ↔ ГП	450
Ti	ГП ↔ ОЦК	882
Fe	ОЦК↔ ГЦК ↔ ОЦК	911↔ 1392 ↔1539

Превращение одной модификации в другую протекает при постоянной температуре и сопровождается тепловым эффектом. Видоизменения элемента обозначается буквами греческого алфавита в виде индекса у основного обозначения металла.

Примером аллотропического видоизменения, обусловленного изменением давления, является углерод: при низких давлениях образуется графит, а при высоких – алмаз.

Используя явление полиморфизма, можно упрочнять и разупрочнять сплавы при помощи термической обработки.

Магнитные превращения.

Некоторые металлы намагничиваются под действием магнитного поля. После удаления магнитного поля они обладают остаточным магнетизмом. Это явление впервые обнаружено на железе и получило название ферромагнетизма. К ферромагнетикам относятся железо, кобальт, никель и некоторые другие металлы.

При нагреве ферромагнитные свойства металла уменьшаются постепенно: вначале слабо, затем резко, и при определенной температуре (точка Кюри) исчезают (точка Кюри для железа – 768°С). Выше этой температуры металлы становятся парамагнетиками. Магнитные превращения не связаны с изменением кристаллической решетки или микроструктуры, они обусловлены изменениями в характере межэлектронного взаимодействия.