جزوه تایپ شده خواص فیزیکی مواد
-بههساختار میکروسکوپی و فرآیند تولید جسم دارد.
خواص یک ماده تحت تاثیر ساختمان اتمی آن است و برای این که ساختمان اتمی )-(. ً -: ً )-(.
: )-(. : )-(. )( ً )( 
-) ( (( } { —
-)()(، ) (-((، )-()( )-()(. –؛ ؛ )( ً ) (، ) ( ( ) ))
شده است. ساختار کریستالی BCC در شکل 8-1 نشان داده شده است .
این شوکه دارای دو اتم است، یک اتم ) 1= 8/1×8 ( در موقعیت ) 0 , 0 , 0( و یهک اتهم در موقعیهت) 2/1 , 2/1 , 2/1( قهرار گرفتههاست. توجه داشته باشید که یک مکعب، ابعاد برابر در هر سه جهت دارد.
ساختار کریستالی مکعب وجوه مرکز پر) FCC)
این ساختار کریستالی نیز یکی از فرمهای شوکه براوه جزوه خواص فیزیکی مواد که در آن اتمها گوشهها و مراکز وجوه یک سلول مکعب را پرکهرده انهد. ایهنشوکه دارای 4 اتم است. یک اتم ) 1= 8/1×8 ( در موقعیت ) 0 , 0 , 0( و 3 اتم در موقعیتهای )0 , 2/1 , 2/1( 😉 2/1 , 0 , 2/1 ( 😉 2/1 , 2/1 , 0 ( قرار گرفته است. اتمها در این مکعب به گونهای قرار گرفتهاند که در سهط کهاملاً بهر ههم ممهاس هسهتند. سهاختارکریستالی FCC در شکل 9-1 نشان داده شده است.
21BodyFace– centered cubic centered cubic
ساختار کریستالی هگزاگونال فشرده )(HCP
در شوکههای براوه، ساختار هگزاگونال ساده توصیف شده است .اما در فلزات، هگزاگونال به صهورت متهراکم )فشهرده( متولهور مهیشهود . تعداد اتمها را میتوان به این نحو محاسوه کرد: 12 اتم در گوشه که هر کدام به شش سلول واحد تعلق دارند، دو اتم درسطوح قاعده ً – ( )( )( ( (),() ،()- – – : .
[001] () :
( -( ) ( -() :
؛ ) :
( ( کم می شود، عمر این گروه از اتم ها طولانی می شود و در ضمن گروه های بیشتری از اتم ها در یک لحظه وجود خواهند داشت.
اتم ها در یک ماده دارای انرژی جنبشی و پتانسیل هستند. انرژی جنبشی مربوط به سرعت حرکت اتم ها است و به شدت تابعی از دما است. هر چه دما بالاتر باشد، اتم ها فعال تر هستند و انرژی جنبشی بالاتری دارند. انرژی پتانسیل مربوط به فاصله بین اتم هاست. هر چه فاصله متوسط بین اتم ها بیشتر باشد، انرژی پتانسیل آنها نیز بیشتر خواهد بود.
حال یک فلز خالص را در نقطه انجماد آن که جزوه خواص فیزیکی مواد و جامد در حال تعادل با یکدیگر هستند، در نظر بگیرید. انرژی جنبشی اتم ها در حالت مذاب و جامد ) در دمای ذوب ( باید یکسان باشد، لیکن تفاوت قابل توجهی بین انرژی پتانسیل اتم ها در حالت مذاب و جامد وجود دارد . اتم ها در حالت جامد بسیار بیشتر به هم نزدیک هستند، به گونه ای که انجماد با آزاد شدن انرژی صورت می گیرد. این اختلاف در انرژی پتانسیل بین حالت های مذاب و جامد گرمای نهان ذوب نامیده می شود. از طرف دیگر ، برای ایجاد سطح بیم مذاب و جامد مقداری انرژی لازم است. در فلزات مواد خالص ، در نقطه انجماد، انرژی کافی به وسیله گرمای نهان ذوب برای تشکیل جوانه پایدار آزاد نمی شود. بنابراین همبشه مقداری فوق تبرید برای تشکیل جوانه پایدار لازم است. آزاد شدن بیشتر گرمای نهان ذوب ، دما را تا نقطه انجماد بالا خواهد برد.
هنگامی که دمای مذاب به اندازه کافی تا زیر دمای انجماد آن افت کند، جوانه های پایدار به طور خود به خودی در نقاط مختلف مذاب ظاهر می شوند. جوانه هایی که منجمد شده اند به عنوان مراکزی برای متبلور شدن بیشتر عمل می کنند. هر جوانه با جذب اتم ها در جهات ترجیحی و معین که معمولا در امتداد محور های بلور است به جوانه ها متصل می شوند. این پدیده منجر به ساختاری شبیه درخت می شود که دندریت نامیده می شود. هر بلور را دانه و ناحیه ای که بلور ها به هم برخورد می کنند را مرز دانه می نامند.
آشنایی با عیوب کریستالی
مقدمه
در یک بلور واقعی نظم اتم ها کامل نیست. تنها در یک بلور کامل یا ایده آل تمام نقاط شیکه در سلول واحد به وسیله اتم ها اشغال شده است. اصطلاح نقص یا عیب معمولا برای بیان هر گونه انحراف از آرایش منظم نقاط شبکه به کار می رود. این انحراف از حالت بلور کامل در حین انجماد به وجود می آید. این نقایص بر روی خصوصیات ماده اثر می گذارد .
هنگامی که انحراف از نظم و ترتیب تکراری در شبکه به طور موضعی فقط در نزدیکی چند اتم وجود داشته باشد، عیب نقطه ای ایجاد می شود. اگر این نقص در داخل مناطق میکروسکوپی بلور امتداد یابد به آن نقص شبکه گویند. نقایص شبکه به دو دسته خطی و سطحی یا صفحه ای تقسیم می شوند. نقایص خطی همان نابه جایی ها هستند که به دو صورت لبه ای و پیچی وجود دارند. نقایص سطحی از تجمع عیوب خطی در یک صفحه ناشی می شوند. مرزهای کوچک زاویه و مرزدانه ها نقایص سطحی هستند. عیوب حجمی حاوی سه بعد هندسی است؛ نظیر: حفرههای داخلی، ترک و ناخالصی در مقیاس تودهای از اتمها )آخال(.
انواع عیوب کریستالی
عیوب نقطهای) Point defect( پنج نوع نقص نقطه ای وجود دارد .
اما آیا این سه عیب نقطهای باقی مانده به هر نسبتی و مقداری نمیتواند وجهود داشهته باشهد؛ زیهرا ایهن ترکیهب بایسهتی از نظهر بهارالکتریکی خنثی باشد و خنثایی الکتریکی به معنای تعداد یکسان بار مثبت و منفی است. بنابراین هیچ کدام از عیوب سهه گانهة بهالا بههصورت تنها نمیتواند حضور داشته باشد .در ترکیبها حضور عیوب نقطهای فقط به دو صهورت ممکهن مهیگهردد. در حالهت اول عیهبنقطهای شامل یک جفت جایخالی کاتیونی و بیننشین کاتیونی است. به این عیب نقطهای، عیب فرانکهل) Frenkel defect( گفتهه مهی-شود. در حالت دوم عیب نقطهای شامل یک جفت جایخالی آنیونی و جایخالی کاتیونی است. در این حالت به این عیب، عیهب شهاتکی )Schottky defect( گفته میشود. عیب شاتکی و فرانکل در شکل 15-1 نشان داده شده است.
)Line defects (عیوب خطی
منظور از عیب خطی در ساختار کریستالی مواد، نابجایی) dislocation( است. نابجایی، خطی است بر روی صفحة لغزش که معهرف مهرزبین منطقة لغزش یافته و نیافته بر روی صفحة لغزش است. نابجاییها توجیهگر لغهزش یها تغییهر فهرم پلاسهتیک )داسمهی( سهاختارهایکریستالی است. مفاهیمی نظیر شکل پذیری، استحکام، کارسختی تنها به مدد حضور نابجاییها قابل توجیه است؛ به نحوی که نابجه ایی-ها را می توان هستة اصلی علم متالورژی مکانیکی دانست .نابجاییها به دو دسته اصلی نابجایی لبهای و نابجهایی پیچشهی تقسهیم مهی-گردند.
)Edge dislocation (الف( نابجایی لبهای
مجموعه صفحات کریستالی شکل )الف( 16-1 را در نظر بگیرید. جزوه خواص فیزیکی )( -؛ -))( -(. )) ( -(.