Алотропія та анізотропія металів - Матеріалознавство, iFREEstore
Алотропія чи поліморфні перетворення.
Здатність деяких металів існувати у різних кристалічних формах залежно від зовнішніх умов (тиск, температура) називається алотропією чи поліморфізмом.
Кожен вид решітки є алотропічним видозміною або модифікацією.
Прикладом алотропічного видозміни, залежно від температури, є залізо (Fe).
Перетворення однієї модифікації на іншу протікає при постійній температурі і супроводжується тепловим ефектом. Видозміни елемента позначається буквами грецького алфавіту як індексу в основного позначення металу.
Прикладом алотропічного видозміни, обумовленого зміною тиску, є вуглець: при низьких тисках утворюється графіт, а за високих – алмаз.
Використовуючи явище поліморфізму, можна зміцнювати та розміцнювати сплави за допомогою термічної обробки.
Деякі метали намагнічуються під впливом магнітного поля. Після видалення магнітного поля вони мають залишковий магнетизм. Це явище вперше виявлено на залозі та отримало назву феромагнетизму. До феромагнетиків відносяться залізо, кобальт, нікель та деякі інші метали.
При нагріванні феромагнітні властивості металу зменшуються поступово: спочатку слабко, потім різко, і за певної температури (точка Кюрі) зникають (точка Кюрі для заліза – ). Вище за цю температуру метали стають парамагнетиками. Магнітні перетворення не пов'язані зі зміною кристалічних ґрат або мікроструктури, вони обумовлені змінами в характері міжелектронної взаємодії.
анізотропія металів
. Поняття про ізотропію та анізотропію
Властивості тіла залежать відприроди атомів, з яких воно складається, та від сили взаємодії між цими атомами. Сили взаємодії між атомами значною мірою визначаються відстанями з-поміж них. В аморфних тілах з хаотичним розташуванням атомів у просторі відстані між атомами у різних напрямках рівні, отже, властивості будуть однакові, тобто аморфні тіла ізотропні
У кристалічних тілах атоми правильно розташовуються у просторі, причому у різних напрямах відстані між атомами неоднакові, що визначає суттєві розбіжності у силах взаємодії з-поміж них і, зрештою, різні властивості. Залежність властивостей від напрямку називається анізотропією
З атомно-кристалічної будови металів видно, що густина розташування атомів по різних площинах у кристалічних ґратах неоднакова (рис. 4).
Внаслідок неоднакової щільності атомів у різних площинах та напрямках ґрати багато властивостей (хімічні, фізичні, механічні) кожного кристала залежать від напрямку ґрат. Подібна різниця властивостей монокристалу в різних кристалографічних напрямках називається анізотропією.
Малюнок 4. Розташування атомів у різних площинах та напрямках у кубічних гратах (ОЦК)
Кристал – тіло анізотропне на відміну аморфних тіл (скло, пластмаси тощо.), властивості яких залежить від напрями.
Технічні метали полікристалами, тобто. складаються з великої кількості анізотропних кристалів. Найчастіше, як зазначалося вище, кристали статистично невпорядковано спрямовані одне стосовно іншому, у всіх напрямках якості більш менш однакові, тобто. полікристалічне тіло є ізотропним (вірніше –квазіізотропним (хибна ізотропія)). Така уявна ізотропність не спостерігатиметься, якщо кристали мають однакове переважне орієнтування в якихось напрямках. Ця орієнтованість, або текстура, створюється до певної міри, але не повністю внаслідок значної холодної деформації; у цьому випадку полікристалічний метал набуває анізотропії властивостей.