Металлы, особенности атомно-кристаллического строения

Все металлы, затвердевающие в нормальных условиях, представляют собой кристаллические вещества, то есть укладка атомов в них характеризуется определенным порядком – периодичностью, как по различным направлениям, так и по различным плоскостям. Этот порядок определяется понятием кристаллическая решетка.

Другими словами, кристаллическая решетка это воображаемая пространственная решетка, в узлах которой располагаются частицы, образующие твердое тело.

Основными типами кристаллических решеток являются:

  1. Объемно - центрированная кубическая (ОЦК) , атомы располагаются в вершинах куба и в его центре (V, W, Ti, )
  2. Гранецентрированная кубическая (ГЦК) , атомы располагаются в вершинах куба и по центру каждой из 6 граней (Ag, Au, )
  3. Гексагональная, в основании которой лежит шестиугольник:
    • простая – атомы располагаются в вершинах ячейки и по центру 2 оснований (углерод в виде графита);
    • плотноупакованная (ГПУ) – имеется 3 дополнительных атома в средней плоскости(цинк).

Из жидкого расплава можно вырастить монокристалл, представляющий собой идеальную кристаллическую структуру. Их обычно используют в лабораториях для изучения свойств того или иного вещества.

Однако реальные металлы и сплавы, полученные в обычных условиях, состоят из большого количества кристаллов, то есть, имеют поликристаллическое строение. Эти отдельные кристаллы называются зернами. Они имеют неправильную форму и различно ориентированы в пространстве. Каждое зерно имеет свою ориентировку кристаллической решетки, отличную от ориентировки соседних зерен, вследствие чего свойства реальных металлов усредняются, и явления анизотропии не наблюдается

В кристаллической решетке реальных металлов имеются различные дефекты (несовершенства), которые нарушают связи между атомами и оказывают влияние на свойства металлов. Различают следующие структурные несовершенства:

  • точечные – малые во всех трех измерениях;
  • линейные – малые в двух измерениях и сколь угодно протяженные в третьем;
  • поверхностные – малые в одном измерении.