Строение вещества. Аморфные и кристаллические тела. Анизотропия и изотропия. Полиморфизм металлов

Строение вещества - одна из самых распространенных тем для спор древних философов. Было много точек зрения одна из них это: материя состоит из огня, воды, воздуха или же земли - 4 элемента. В твердом теле возникают значительные упругие силы не только при изменении объема (сжатие и расширение), но и при изменении формы (например, сдвиг). Твердые тела могут существовать в двух состояниях: это кристаллическое и аморфное состояние. Кристаллическое состояние характеризуется наличием четко выделяемых естественных граней, образующих между собой определенные углы(соль, сахарный песок, сода). Если весь кусок вещества представляет собой один кристалл, то такое тело называется монокристаллом или просто кристаллом. В других случаях тело представляет собой множество мелких кристалликов, причудливо сросшихся между собой, например, кусок рафинада. Такие тела называют поликристаллическими. Наличие граней у монокристаллов ведет к различию в физических свойствах тела по различным направлениям. Это может относиться к механической прочности, тепло- и электропроводности, упругости и т.д. Но не всегда все свойства зависят от направления - кубический кристалл меди обладает одинаковой электропроводностью по всем направлениям, но разной упругостью. Второй вид твердого состояния твердых тел - аморфное состояние. В этом состоянии невозможно обнаружить даже малые области, в которых наблюдалась бы зависимость физических свойств от направления. Некоторые вещества могут находиться в любом из этих двух состояний: если расплавить кристаллический кварц (температура плавления около 1700° С), то при охлаждении он образует плавленый кварц с другими физическими свойствами, одинаковыми по всем направлениям. Аморфное состояние - неустойчивое состояние твердых тел. Будучи предоставлены сами себе, они стремятся со временем перейти в кристаллическую форму, хотя этот процесс может занимать годы и даже десятилетия. В аморфных телах с хаотическим расположением атомов, в пространстве расстояния между атомами в различных направлениях равны, следовательно, свойства будут одинаковые, то есть аморфные тела изотропны. В кристаллических телах атомы правильно располагаются в пространстве, причем по разным направлениям расстояния между атомами неодинаковы, что предопределяет существенные различия в силах взаимодействия между ними и, в конечном результате, разные свойства. Зависимость свойств от направления называется анизотропией. Способность некоторых металлов существовать в различных кристаллических формах в зависимости от внешних условий (давление, температура) называется аллотропией или полиморфизмом. Каждый вид решетки представляет собой аллотропическое видоизменение или модификацию. Превращение одной модификации в другую протекает при постоянной температуре и сопровождается тепловым эффектом. Видоизменения элемента обозначается буквами греческого алфавита в виде индекса у основного обозначения металла. Примером аллотропического видоизменения, обусловленного изменением давления, является углерод: при низких давлениях образуется графит, а при высоких – алмаз. Используя явление полиморфизма, можно упрочнять сплавы при помощи термической обработки.

32.Испытание на растяжение. Диаграмма растяжения. Определение предела текучести.
Испытание на растяжение — это простой метод испытания материала, который используют чаще остальных. При проведении этого испытания, образец материала растягивают вдоль продольной оси с помощью растягивающего приспособления испытательной машины. Испытание проводят с постоянной скоростью растяжения, а нагрузку измеряют с помощью датчика нагрузки. Одновременно с этим измеряют удлинение, соответствующее прилагаемой нагрузки. Большинство механических характеристик металла определяют в результате испытания образцов на растяжение (ГОСТ 1497-84).

При растяжении образцов с площадью поперечного сечения F_о и рабочей длиной l_о строят диаграмму растяжения в координатах: нагрузка Р – удлинение Dl образца.

Диаграмма растяжения характеризует поведение металла при деформировании от момента начала нагружения до разрушения образца