Введение
Материаловедение – наука, изучающая связь между строением
( структурой) и свойствами материалов, а также их изменениями при внешних воздействиях ( тепловом, механическом, химическом и т.п.)
Материаловедение позволяет правильно выбрать материал и технологию его переработки для обеспечения эксплуатации изделия в течении заданного времени.
Изучение дисциплины позволяет изучить:
Физико-химические основы;
Строение и механические свойства материала;
Области применения материалов;
Основы и понятия о сплавах;
Термообработка;
Химико-термическая обработка;
Конструкционные материалы;
Порошковые и композиционные материалы и их применение;
Инструментальные ;
Неметаллические материалы
Раздел 1 закономерности формирования структуры материалов строение и свойства материалов
Студент должен
Иметь представление:
- о кристаллическом строении металлов и типах кристаллических решеток.
Знать:
- дефекты кристаллического строения;
- методы исследования строения металлов;
-свойства материалов и методы их испытаний
Металлы – кристаллические тела, атомы которых располагаются в геометрически правильном порядке, образуя кристаллы, в отличие от аморфных тел (например: смола, стекло, канифоль и т. д.), атомы которых находятся в беспорядочном состоянии.
Атом – электронная частица, состоящая из (+) заряженного атомного ядра и (-) заряженных ионов (электронов) то есть атом неделимая частица химического элемента, входящая в состав простых и сложных веществ.
Молекула – масса – это наименьшая частица данного вещества, обладающая его химическими свойствами. Из молекул состоят вещества в газообразном и парообразном состоянии, жидкости ( вода, спирт, эфир и пр.)
Ионы – заряженные атомы или группы атомов
(+) заряженные ионы – катионы;
(-) заряженные ионы – анионы, образуются в результате химических реакций при электростатических салах притяжения.
Молекулярная связь проявляется в результате взаимодействия между собой нейтральных молекул, внутри которых устанавливаются связи других типов. Это довольно слабая связь, определяемая так называемыми ван-дер- ваальсовскими силами. (жидкости, спирты, эфиры, газообразные вещества).
Рис. 1.1 Молекулярная связь
Полярная неполярная
Ионная связь проявляется в том случае, когда при взаимодействии атомов один из них притягивает в сферу своего действия один или несколько внешних электронов, принадлежащих другому атому, и превращается, таким образом, в отрицательно заряженные ион-анион, тогда как другой атом становится положительно заряженным ионом- катионом. Разнозаряженные ионы удерживаются в кристаллической решетке силами электростатического притяжения. Ионные связи не имеют пространственной направленности: каждый ион стремится окружить себя максимальным числом ионов противоположного знака. Преимущество ионной связью обладают хлориды и фториды, некоторые оксиды.
Рис.1.2 Ионная связь
Ковалентная (атомная) связь возникает в результате образования общих электронных пар за счет неспаренных электронов, принадлежащих взаимодействующим атомам. Она также обусловлена стремлением атомов к построению устойчивой внешней восьмиэлектронной оболочки. В отличие от ионных, ковалентные связи всегда характеризуются определенной направленностью. Ковалентная связь распространена в мире минералов значительно меньше ионной. Она встречается лишь у минералов, молекулы которых построены атомами одного химического элемента (алмаз).
Рис.1.3 Атомная связь
Металлическая связь наиболее широко представлена у самородных металлов - меди, золота, серебра. В соединениях с металлической связью каждый атом отдает участвующие в связи электроны, которые свободно перемещаются в виде «электронного газа» между положительно заряженными ионами. Металлическая связь не имеет направленности, и каждый ион стремится окружить себя максимальным числом соседей.
Металлическая связь
Рис. 1.4
Объемно- центрированная кубическая решетка