Кристаллическая структура металлов
Все металлы представляют собой кристаллические тела. Их атомы располагаются в определенном порядке, образуя атомно-кристаллическую пространственную решетку. Тип кристаллической решетки металла можно определить с помощью рентгеновских лучей.
Типы кристаллических решеток металлов
У большинства металлов кристаллические решетки очень просты. Например:
-
Вольфрам, молибден, ванадий, хром имеют объемноцентрированную кубическую решетку.
-
Медь, алюминий и никель – гранецентрированную кубическую решетку.
-
Железо может иметь как объемноцентрированную, так и гранецентрированную кубическую решетку.
Кристаллическая решетка устойчива благодаря определенному соотношению сил притяжения и отталкивания между атомами. Чтобы разрушить решетку, необходимо затратить энергию, например, нагревом.
Перестройка кристаллической решетки
Изменение кристаллической решетки приводит к изменению свойств металла и сопровождается выделением или поглощением тепла.
Формирование кристаллов и зернистая структура металлов
Большие группы атомов, имеющих определенное взаиморасположение в решетке, формируют кристаллы. Их форма зависит от перехода металла из одного состояния в другое (например, из жидкого в твердое).
В процессе кристаллизации металла:
-
Все кристаллы формируются одновременно.
-
Грани соседних кристаллов соприкасаются, что останавливает их рост в этом направлении.
-
Кристаллы обычно имеют неправильную форму и называются зернами.
Применение чистых металлов и сплавов
Чистые металлы редко применяются в технике, поскольку не обладают необходимыми физико-механическими свойствами, а их производство трудоемко. Чаще используются сплавы, обладающие улучшенными характеристиками.