ВЕЩЕСТВА АТОМЫ КОТОРЫХ РАСПОЛОЖЕНЫ В ПРОСТРАНСТВЕ В ОПРЕДЕЛЕННОМ ПОРЯДКЕ ОБРАЗУЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКУЮ

Рис. 3. Общественное достояние, дата обращения: 2021.08.01, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Allotropy_arabic.jpg.

Рис. 4. Указание автора не требуется, 2021.08.03, Pixabay License, https://pixabay.com/ru/photos/карандаш-графитный-карандаш-запись-1510731/. Указание авторства не требуется, 2021.08.03, Pixabay License, https://pixabay.com/ru/illustrations/алмаз-блестящий-gem-жемчужина-1186139/.

Рис. 1. http://www.astroguide.ru/files/article/55171/main-image/0706_16.jpg

Твёрдое тело — это агрегатное состояние вещества, характеризующееся стабильностью формы и характером теплового движения атомов, которые совершают малые колебания около положений равновесия. Различают кристаллические и аморфные твердые тела (см. дальний и ближний порядок). Кристаллы характеризуются пространственною периодичностью в расположении равновесных положений атомов. В аморфных телах атомы колеблются вокруг хаотически расположенных точек. Согласно классическим представлениям, устойчивым состоянием (с минимумом потенциальной энергии) твёрдого тела является кристаллическое. Аморфное тело находится в метастабильном состоянии и с течением времени должно перейти в кристаллическое состояние, однако время кристаллизации часто столь велико, что метастабильность вовсе не проявляется. Атомы и молекулы, составляющие твёрдое тело, плотно упакованы вместе. Другими словами, молекулы твёрдого тела практически сохраняют своё взаимное положение относительно других молекул и удерживаются между собой межмолекулярным взаимодействием. Многие твёрдые тела содержат в себе кристаллические структуры. В минералогии и кристаллографии под кристаллической структурой подразумевается определённый порядок атомов в кристалле. Кристаллическая структура состоит из элементарных ячеек, набора атомов расположенных в особенном порядке, который периодически повторяется во всех направлениях пространственной решётки. Расстояния между элементами этой решётки в различных направлениях называют параметром этой решётки. Кристаллическая структура и симметричность играют роль в определении множества свойств, таких как спайность кристалла, электронная зонная структура и оптические свойства. При применении достаточной силы любое из этих свойств может быть нарушено, вызывая остаточную деформацию. Твёрдые тела обладают тепловой энергией, следовательно их атомы совершают колебательное движение. Тем не менее это движение незначительно и не может наблюдаться или быть почувствованным при нормальных условиях. Кристаллическое состояние

Атомы, из которых состоят газы, жидкости и твердые вещества, имеют разную степень упорядоченности. В газе атомы и небольшие группы атомов, соединенные в молекулы, находятся в постоянном беспорядочном движении. Если охлаждать газ, то достигается температура, при которой молекулы сближаются друг с другом, насколько это возможно, и образуется жидкость. Но атомы и молекулы жидкости все-таки могут скользить относительно друг друга. При охлаждении некоторых жидкостей, например воды, достигается температура, при которой молекулы застывают в относительной неподвижности кристаллического состояния. Эта температура, разная для всех жидкостей, называется температурой замерзания. ( Вода замерзает при 0 С; при этом молекулы воды упорядоченно соединяются друг с другом, образуя правильную геометрическую фигуру.) У каждой частицы вещества (атома или молекулы), находящегося в кристаллическом состоянии, окружение точно такое же, как и у любой другой частицы того же типа во всем кристалле. Другими словами, ее окружают вполне определенные частицы, находящиеся на вполне определенных расстояниях от нее. Именно это упорядоченное трехмерное расположение характерно для кристаллов и отличает их от других твердых веществ.

Аморфное состояние — промежуточное между кристаллическим и газообразным: частицы располагаются менее правильно, чем в кристалле, но и менее беспорядочно, чем в газах.

В переводе с греческого «аморфный» означает «бесформенный». Такое название эти вещества получили потому, что в отличие от кристаллов они не имеют от природы формы многогранников.

Если расплав охлаждать с большой скоростью, то жидкость затвердевает, так и не начав кристаллизоваться. Атомы просто не успевают выстроиться в решетку и сохраняют хаотическое расположение, свойственное жидкости. Однако это уже не жидкое, а твердое вещество. Его вязкость много больше, чем у жидкости, и близка к вязкости кристалла.

Необходимая для получения аморфного состояния скорость охлаждения очень сильно зависит от природы вещества, главным образом от его вязкости: более вязкие расплавы

чаще застывают в виде стекол. Так, обычное стекло можно получить просто охлаждением расплава на воздухе. Чистые металлы получить в аморфном состоянии практически невозможно, а некоторые сплавы — можно. При скоростях охлаждения, превышающих миллион градусов в секунду, удалось получить «металлические стекла» — аморфные металлические сплавы (АМС).

АМС обладают высокими магнитными свойствами и почти не имеют магнитных потерь, поэтому они незаменимы для изготовления сердечников трансформаторов, магнитных головок для звуко- и видеозаписи и т. п.

Успехи в развитии многих областей техники в значительной степени обязаны созданию новых типов стекол и материалов на их основе. Благодаря однородности аморфного состояния и отсутствию в нем дефектов, свойственных кристаллам, стекла обладают рядом исключительно важных свойств: прозрачностью в различных диапазонах электромагнитных колебаний, химической стойкостью, долговечностью, твердостью, электроизолирующими и другими физико-химическими свойствами. Такие стекла широко применяются в быту, строительстве, в производстве электронно-лучевых трубок, электроизоляторов для высоковольтных линий электропередачи, различных стекловолокон, волоконной оптики, стеклосмазок и т. д.

1. Содержание

   1. Материал. Материаловедение.
   2. Классификация материалов по химической основе на 2 группы и классификация внутри 1-й группы. Примеры материалов каждой группы.
   3. Кристаллическое строение металлов: классификация твердых веществ по взаим­ному расположению атомов, виды кристаллических решеток.
   4. Параметры кристаллических решеток.
   5. Скачать
   6. Предварительный просмотр
   7. Методические разработки, презентации и конспекты
   8. Кристаллическое строение металлов
   9. Виды кристаллических решеток

   Материал. Материаловедение.

Материалом
называется вещество, обладающее
необходимым комплексом свойств для
выполнения заданной функции отдельно
или в совокупности с другими веществами.

Материаловедение
– это раздел научного знания, посвящённый
свойствам веществ и их направленному
изменению с целью получения материалов
с заранее заданными рабочими
характеристиками. Данный раздел опирается
на фундаментальную базу всех разделов
физики, химии, механики и отдельных
разделов смежных дисциплин и включает
современные разделы наукоёмких технологий
получения, обработки и применения
материалов. Основу материаловедения
составляет знание о процессах, протекающих
в различных материалах под действием
различных факторов. По влиянию этих
факторов на свойства материалов в
комплексе, о способах контроля и
управления свойствами.

2. Классификация материалов по химической основе на 2 группы и классификация внутри 1-й группы. Примеры материалов каждой группы.

Все
материалы по химической основе делятся
на две группы: металлические и
неметаллические (кремний, сера, фосфор).
К металлическим материалам относят
чистые металлы (железо) и их сплавы
(сталь, чугун). Металлы составляют
примерно 4/5 доли от всех известных
материалов. Металлические материалы
делят на две группы: цветные (алюминий,
медь, магний, титан) и чёрные(железо и
сплавы на его основе).

3. Кристаллическое строение металлов: классификация твердых веществ по взаим­ному расположению атомов, виды кристаллических решеток.

Твердые
вещества по взаимному расположению
атомов делят на аморфные и кристаллические.
К аморфным относят вещества, атомы
которых расположены в пространстве
хаотично (стекло, смола, канифоль и др.).
Кристаллическими называют вещества, в
которых атомы располагаются в строго
определённом порядке. Все металлы
относятся к кристаллическим материалам.

1. Кубическая
   объёмно-центрированная – в ячейке
   такой решётки 9 атомов (хром, вольфрам,
   ванадий и железо при температуре до
   911 и свыше 1392 градусов);

2. Кубическая
   гранецентрированная – в её ячейке 14
   атомов (медь, алюминий, никель и железо
   при температуре от 911 до 1392 градусов);

3. Гексагональная
   плотноупакованная – в её ячейке 17
   атомов, которые располагаются в
   двенадцати вершинах шестиугольной
   призмы, 2 атома в центре оснований и 3
   внутри призмы (магний, цинк);

4. Параметры кристаллических решеток.

Атомы
в решётке располагаются на определённых
расстояниях. При этом выделяют расстояния
между центрами атомов, находящихся в
центрах соседних узлов решётки. Эти
расстояния называют параметрами или
периодами сетки. Их величина очень мала
и измеряется в нанометрах. Для большинства
металлов период решётки лежит в пределах
от 0,2 до 0,7 нм. Кубические решётки
характеризуются одним параметром:
длиной ребра куба. Гексагональная –
двумя параметрами. Объём, который
занимают атомы, характеризует
координационное число и коэффициент
компактности. Координационным числом
называют количество атомов, которые
располагаются на наименьшем равном
расстоянии от некоторого атома. Для
объёмно-центрированной решётки такое
минимальное расстояние равно половине
диагонали куба, а координационное число
равно 8-ми. Для гранецентрированной
решётки расстояние равно половине
диагонали грани куба и координационное
число равно 12-ти. Для гексагональной
плотноупакованной решётки координационное
число также равно 12-ти. Коэффициент
компактности — это соотношение объёма
атомов к объёму всей решётки. В
объёмно-центрированной кубической
решётке атомы занимают 68%. В
гранецентрированной кубической и
гексагональной плотноупакованной –
74%.

Кристаллическое строение металлов

Все твердые вещества по взаимному расположению атомов делятся на аморфные и кристаллические.

Аморфными называются твердые вещества, у которых атомы расположены беспорядочно. Например, смола, клей, стекло.

Кристаллическими называются твердые вещества, состоящие из большого числа кристаллов, атомы которых расположены в строго определенном порядке, по прямым линиям и плоскостям.

Все металлы и металлические сплавы являются кристаллическими телами. Атомы в них расположены закономерно и периодически. И все металлы и их сплавы имеют общие характерные свойства, которые отличают их от других веществ и обусловлены особенностями внутриатомного строения:

— высокая тепло- и электропроводность,

— специфический металлический блеск,

Кристалл
состоит из атомов, расположенных в определенном порядке, который периодически повторяется. Для описания атомно-кристаллической структуры пользуются понятием кристаллическая решетка.

Кристаллическая решетка
представляет собой воображаемую пространственную систему, в узлах которой расположены атомы, образующие кристалл. Если мысленно соединить атомы друг с другом прямыми линиями, то и получим кристаллическую решетку.

В такой решетке можно выделить элементарный объем, который фактически повторяется во всем объеме кристалла. Наименьший объем кристалла, дающий представление об атомной структуре металла получил название – элементарная кристаллическая ячейка.
То есть пространственная кристаллическая решетка состоит из множества элементарных кристаллических ячеек.

Таким образом, металл состоит из множества кристаллов, кристалл – из атомов, атомы расположены по прямым линиям и плоскостям и образуют кристаллическую решетку, которая в свою очередь состоит из кристаллических ячеек.

данный тест предназначен для студентов  1 курса для проверки их базовый знаний по дисциплине «Материаловедение»

Скачать

Предварительный просмотр

ГБПОУ МО «Чеховский техникум»

Разработка входного теста

по дисциплине «Основы материаловедения» (1 курс).

Подготовил: Зыбин С. В.

с. Новый Быт, 2016г

Тест для обучающихся 1 курса

Вид теста: Критериально-ориентированный

Система оценивания заданий:

Критериальный балл: 6 баллов (максимальный балл – 10).

Шкала перевода в 5 бальную систему

Методические разработки, презентации и конспекты

Тест по математике для студентов 1 курса колледжа.

Входной тест по географии

Кристаллическое строение металлов

Все
твердые вещества по взаимному расположению
атомов делятся на аморфные и кристаллические.

Аморфными
называются твердые вещества, у которых
атомы расположены беспорядочно. Например,
смола, клей, стекло.

Кристаллическими
называются твердые вещества, состоящие
из большого числа кристаллов, атомы
которых расположены в строго определенном
порядке, по прямым линиям и плоскостям.

Все
металлы и металлические сплавы являются
кристаллическими телами. Атомы в них
расположены закономерно и периодически.
И все металлы и их сплавы имеют общие
характерные свойства, которые отличают
их от других веществ и обусловлены
особенностями внутриатомного строения:

— высокая тепло- и
электропроводность,

— специфический
металлический блеск,

Кристалл

состоит из атомов, расположенных в
определенном порядке, который периодически
повторяется. Для описания
атомно-кристаллической структуры
пользуются понятием кристаллическая
решетка.

Кристаллическая
решетка

представляет собой воображаемую
пространственную систему, в узлах
которой расположены атомы, образующие
кристалл. Если мысленно соединить атомы
друг с другом прямыми линиями, то и
получим кристаллическую решетку.

В
такой решетке можно выделить элементарный
объем, который фактически повторяется
во всем объеме кристалла. Наименьший
объем кристалла, дающий представление
об атомной структуре металла получил
название – элементарная
кристаллическая ячейка.

То есть пространственная кристаллическая
решетка состоит из множества элементарных
кристаллических ячеек.

Таким
образом, металл состоит из множества
кристаллов, кристалл – из атомов, атомы
расположены по прямым линиям и плоскостям
и образуют кристаллическую решетку,
которая в свою очередь состоит из
кристаллических ячеек.

Виды кристаллических решеток

Элементарные
кристаллические решетки могут иметь
различную форму, но для металлов
характерны лишь три из них:
объемноцентрированная
кубическая — ОЦК,

гранецентрированная
кубическая — ГЦК,

гексагональная
плотноупакованная — ГПУ.

имеет
вид правильного куба с расположением
атомов в углах и на пересечении диагоналей
в центре куба. Такую
решетку имеют вольфрам, хром, ванадий,
натрий.

атомы
располагаются в углах куба и на пересечении
диагоналей каждой грани. Такую решетку
имеют алюминий, медь, никель марганец.

3

. Гексагональная
плотноупакованная решетка;

имеет
вид шестигранной призмы, атомы расположены
в углах и центре шестигранного основания
призмы и три атома в средней плоскости
призмы. Такую решетку имеют графит,
цинк, магний.

Любое
кристаллическое тело можно представить
построенным из элементарных кристаллических
ячеек в результате многократного
повторения. Атомы в кристаллической
решетке колеблются возле точек равновесия,
и только при значительном повышении
температуры можно сорвать атомы со
своих мест и обеспечить переход на
другое место.

Железо
и другие металлы могут иметь два и более
устойчивых типа решеток, существующих
при разных температурах. Такое явление
называется аллотропией

– это
способность одного и того же металла
менять тип кристаллической решетки при
различной температуре.

Свойства
твердых веществ зависят от расстояний
между атомами, а расстояния эти в
кристаллах по разным направлениям
различны, то есть различна плотность
атомов. Поэтому свойства кристаллов,
измеренные в разных направлениях,
различны. Такое явление называется
анизотропией

– это неоднородность свойств в различных
направлениях. Отсюда и разные физические,
химические, механические свойства.

В четверг, 19.11. в рамках урока, на «Я классе» вам необходимо по данному материалу выполнить проверочную работу.

На рисунке показано расположение молекул одного и того же вещества – воды – в твердом, жидком и газообразном состояниях. Как видите, молекулы воды остаются прежними; изменяется лишь расположение частиц и расстояния между ними в зависимости от агрегатного состояния вещества.

• Сохраняют объём и форму
• Плохо сжимаются
• Плохо растягиваются
• Имеют дальний порядок в расположении частиц

КРИСТАЛЛЫ – вещества, в которых мельчайшие частицы (атомы, ионы или молекулы) «упакованы» в определенном порядке.

В результате при росте кристаллов на их поверхности самопроизвольно возникают плоские грани, а сами кристаллы принимают разнообразную геометрическую форму.

• Твердые тела, иногда обладающие правильной геометрической формой.
• Главный признак:
  
  периодически повторяющаяся внутренняя структура во всем объеме (каменная соль, кварц, алмаз, турмалин и т.д.)
• Основное свойство: анизотропия
  
  , т.е. различие свойств кристалла по разным направлениям
• Кристаллической решеткой
  
  называется пространственная сетка, узлы которой(точки, соответствующие наиболее устойчивому положению равновесия частиц) совпадают с центрами атомов или молекул

• 1. Монокристаллы

• 2. Поликристаллы

(«моно» — один)

кварц, алмаз, рубин,

(«поли» — много)

• Имеют постоянную температуру плавления
• Каждое вещество имеет свою температуру плавления;
• Строго определенное положение

частиц в одном кластере.

Анизотропией-


з


ависимость физических свойств кристаллов от направления, в котором эти свойства определяются.

• Большинство твёрдых тел имеют поликристаллическую структуру. Поликристаллы состоят из множества хаотически расположенных маленьких кристаллов, и анизотропией свойств они не обладают.
• Изотропия – одинаковые физические свойства по всем направлениям.
  

• Кристаллы используются:

• В компьютерах и мобильных телефонах,
• Аудио- и видеотехнике.
• Без кристаллов не могут работать многие сложные современные устройства для обработки, передачи и хранения информации,
• Кристаллы применяются для трансформации одного вида энергии в другой
• Великолепие кристаллов издревле вдохновляет людей на создание красивейших ювелирных украшений и декоративных изделий. 
• Кристаллы необходимы для обработки поверхностей.

Аморфными


называются вещества, атомы которых расположены в пространстве хаотично.

К ним относят клей, смолу, канифоль, стекло, янтарь и др.

• Не имеют постоянной температуры плавления;
• Текучесть при любой температуре;
• Изотропны;
• Способны переходить в

кристаллическое и жидкое

— осуществляется в области медицины

(вещество аморфной структуры является отличным биоматериалом для имплантации в кости. Полученные специальные винты, пластины, штыри, булавки внедряют при тяжелых переломах)

— осуществляется в области промышленности

(изготовление стекла)

— используются в качестве украшений

(жемчуг, янтарь, опал)

— применяются в пищевой промышленности

(сахарные леденцы, жевательные резинки)

• Лед;
• Дерево;
• Алюминиевая кастрюля;
• Вилка;
• Хрустальная ваза;
• Снежинка;
• Канифоль;
• Соль;
• Кирпич;

• Фарфоровая статуэтка;
• Сода;
• Покрышки колес;
• Линзы очков;
• Бумага;
• Олово;
• Ластик;
• Оконное стекло;
• Каучук;
• Ножницы.

Знать определения понятий, область применения и приводить примеры( кристалл, монокристалл, поликристалл, изотропия, анизотропия, аморфное тело)

Министерство образования и науки Калужской области

ГБОУ СПО «Калужский кадетский многопрофильный техникум им. А.Т. Карпова»

Контрольный срез знаний

по дисциплине «Материаловедение»

для профессии 23.01.02Автомеханик

1. Строение металлов и сплавов.
2. Свойства металлов и сплавов.
3. Основы теории сплавов
4. Основы термической обработки

1. Что нужно знать при выборе материалов для изготовления деталей машин?

а) физико-химические свойства материалов;

б) механические свойства материалов;

в) условия эксплуатации изделия;

г) все перечисленные факторы.

2. Укажите, какой металл относится к чёрным?

3. Укажите самый тяжёлый и твёрдый металл:

4. Как называются твёрдые вещества, атомы которых располагаются в пространстве хаотично:

5. Как называется переход металла из твёрдого состояния в жидкое состояние:

6. Какие металлы подвержены вторичной кристаллизации?

а) марганец, цинк, медь;

б) тантал, ванадий, вольфрам;

в) железо, олово, кобальт;

г) алюминий, ниобий, бериллий?

7. Укажите способ определения дефектов на большой глубине:

г) любой из приведённых способов.

8. Как называется способность металла отражать падающие на него световые лучи:

9.  Укажите технологические свойства металлов и сплавов:

г) г) все перечисленные свойства.

10.  Укажите металл, который обладает магнитными свойствами:

11.  Как называется способность металла при нагревании поглощать определённое количество теплоты:

в) тепловое расширение;

12. Укажите кристаллическое вещество, полученное соединением нескольких металлов или металлов с неметаллами:

13. В каких целях строят диаграммы состояния сплавов:

1. для определения температуры плавления сплава;
2. получения  полного представления о кристаллизации сплава;
3. определение состава сплава;
4. определение структуры сплава.

14. Какая линия на диаграмме состояния железо-цементит является линией начала кристаллизации сплава (приложение 1):

15. Укажите, какие типы сплавов образуют новую кристаллическую решётку  с новыми физико-химическими и механическими свойствами:

в) механическая смесь;

г) все перечисленные типы сплавов.

а) сталь;     б) чугун;     в) бронза;     г) латунь.

17. Укажите самую твёрдую структуру  железоуглеродистого сплава:

18. Известно, что в машиностроении используют доэвтектические чугуны. Каково содержание углерода в таких чугунах:

19. Укажите линию начала распада аустенита  на диаграмме состояния железо-цементит (приложение

20. Укажите структуру, обладающую магнитными свойствами

21. Укажите, какому процессу соответствует определение: «Процесс, связанный с нагревом и охлаждением железоуглеродистых сплавов, в результате которого изменяется их внутренняя структура и свойства»:

 г) химико-термическая обработка.

22.  
    Укажите необратимый дефект термической обработки:

     в) недостаточная твердость;

23.  
    Какой обработке подвергают литые заготовки:

     а) неполному отжигу;

     б) полному отжигу;

     в) диффузионному отжигу;

     г) низкому отжигу.

24.  
    От чего зависит выбор температуры закалки:

     а) от структуры стали;

     б) химического состава стали;

     в) содержания углерода в стали;

     г) предыдущего способа термообработки?

 
В каких целях производят нагрев стали при термической обработке

    а) выравнивание структуры стали;

    б) переход стали в аустенит;

    в) придание стали заданных механических свойств;

    г) переход стали в цементит?

26. Укажите отличия нормализации от отжига:

    а) значительное сокращение времени проведения операции;

    б) повышение механических свойств;

    в) более широкий выбор сталей;

    г) отсутствие возможности перегрева изделия в процессе обработки.

    27. Укажите оборудование для термической обработки

    а) муфельная печь;

    б) мартеновская печь;

   28.  Какие промежуточные структуры возникают при быстром охлаждении стали:

    а) перлит, аустенит;

    б) феррит, цементит;

    в) сорбит, троостит;

    г) цементит вторичный, ледебурит?

    29. С помощью чего контролируют температуру в печи при термической обработке

а) ртутного термометра;

в) водяного термометра?

  а) сорбит                  в) вторичный цементит;

  б) троостит;             г) первичный цементит

1. Укажите самый лёгкий цветной металл:

в) в) марганец;

г) г) магний.

2. Укажите цветной металл, который будет находиться в жидком состоянии при комнатной температуре

а) кубическая гранецентрированная;

б) кубическая объёмно-центрированная;

Как называется свойство металла медленно и непрерывно удлиняться под действием приложенных к нему постоянных рабочих напряжений в условиях повышенных и высоких температур:

При помощи, каких установок выполняют испытания металлических образцов на ударную вязкость:

а) разрывной машины МПБ – 2;