Физика конденсированных сред. Раздел: Атомное строение металлов и сплавов: учебно-методическое пособие

Description

В настоящем пособии уделено особое внимание темам, получившим развитие только в последние годы или недостаточно освещенным в основном учебнике: полуэмпирический метод расчета энергии смешения, определение атомных объемов, классификация и прогнозирование промежуточных фаз. Также особенно подробно рассматриваются задачи практикума, которые построены на материалах оригинальных публикаций (упорядочение, кристаллизация из аморфного состояния, распад пересыщенных твердых растворов). Учебное пособие является руководством для самостоятельной подготовки студентов к практическим занятиям и семинарам, а также для выполнения домашних заданий. В пособии дан ограниченный справочный материал, более полно он приведен в вышедшем справочнике «Физика конденсированных состояний» Скаков-обл.doc УДК 538.9 (075.8) АННОТАЦИЯ текст-(217).doc СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 1. АТОМНАЯ СТРУКТУРА МЕТАЛЛОВ И ФАЗ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ 1.1. Принцип плотной упаковки для ионных и металлических кристаллов. Энергия ионного кристалла 1.1.1. Радиусы взаимодействия частиц, координация атомов и химическая связь 1.1.2. Геометрическое условие устойчивости для плотной упаковки 1.1.3. Энергия ионного кристалла 1.2. Атомно-кристаллическая структура металлических элементов 1.2.1. Энергия металлического кристалла и атомные радиусы 1.2.2. Типы кристаллических структур металлических элементов 1.2.3. Полиморфные модификации и последовательность смены структур металлических элементов 1.3. Концентрационные зависимости периодов решетки твердых растворов. Определение состава и типа твердого раствора 1.3.1. Закон Вегарда 1.3.2. Определение типа твердого раствора Практическое занятие 1.1 Определение типа твердого раствора в сплавах Y – Cu 1. Цель занятия 2. Материал и условия обработки 3. Результаты эксперимента 4. Порядок расчетов 1.4. Оценки энергии смешения и фазовые диаграммы состояния металлических систем 1.4.1. Энергия смешения и ее оценка по диаграмме фазового равновесия Практическое занятие 1.2 Оценка энергии смешения по диаграммам фазового состояния Система с расслоением в твердом состоянии Система с ограниченной растворимостью Система, в которой имеет место упорядочение твердого раствора 1.4.2. Полуэмпирический метод расчета энергии смешения (метод Мидема) Модель химического взаимодействия Расчетные формулы 1.5. Упорядоченные твердые растворы 1.5.1. Определение кристаллографических характеристик основных типов сверхструктур и рода фазового перехода по правилу «звезды векторов» 1.5.2. Определение степени порядка Дальний порядок Ближний порядок Практическое занятие 1.3 Определение характера упорядочения и степени дальнего порядка в сплавах Fe – Si – Al после разных видов обработки 1. Цель работы 2. Теоретическое введение 3. Порядок выполнения работы Практическое занятие 1.4 Определение степени порядка в сплаве Ni3Mn после облучения быстрыми нейтронами 1. Цель работы 2. Теоретическое введение 3. Образцы и методика исследования 4. Порядок выполнения работы Практическое занятие 1.5 Определение степени дальнего порядка ( и параметра ближнего порядка (1 по картинам распределения атомов, полученным методом Монте-Карло 1. Цель работы 2. Теоретическое введение 3. Условия машинного эксперимента 4. Обработка результатов 1.6. Металлические соединения 1.6.1. Классификация интерметаллидов по кристаллической структуре 1.6.2. Роль фактора электронной концентрации в образовании кристаллических структур элементов и металлических соединений 1.6.3. Размерный атомный фактор. Влияние соотношений размеров атомов компонентов на способ наиболее плотного заполнения пространства кристалла 1.6.4. Фактор образования и фактор ограничения для металлических соединений 1.6.5. Электронные соединения и соединения с атомной стехиометрией Практическое занятие 1.6 Атомные структуры соединений металл – металл и металл – неметалл Порядок выполнения работы 2. ГЕТЕРОГЕННЫЕ СИСТЕМЫ, ДИФФУЗИЯ И ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В МЕТАЛЛАХ И СПЛАВАХ 2.1. Диффузия в металлических системах 2.1.1. Уравнения феноменологической теории диффузии Первый закон Фика Второй закон Фика 2.1.2. Влияние температуры, кристаллической структуры и типа твердого раствора на диффузионную подвижность 2.1.3. Вакансионный механизм диффузии Концентрация точечных дефектов в металлах в зависимости от температуры Коэффициент диффузии вакансий 2.1.4. Сопоставление диффузионных потоков в поликристаллическом материале в объеме кристаллитов и по границам зерен 2.1.5. Учет преимущественной диффузии вдоль дислокаций 2.2. Энергия активации процесса кристаллизации аморфных металлических сплавов при отжиге 2.2.1. Устойчивость аморфного состояния металлических сплавов 2.2.2. Метод Киссинджера Практическое занятие 2.1 Определение энергии активации процесса кристаллизации аморфного сплава Fe – B 1. Описание эксперимента 2. Обработка результатов 2.3. Анализ кинетики процессов распада пересыщенных твердых растворов 2.3.1. Временная зависимость хода фазового превращения I рода 2.3.2. Температурная зависимость процесса выделения фазы Практическое занятие 2.2 Изучение старения мартенситностареющей стали 1. Цель работы 2. Описание эксперимента 3. Обработка результатов 3. ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ Тема «Химическая связь, кристаллическая структура элементов (металлов)» Тема «Твердые растворы» Тема «Упорядочение в твердых растворах» Тема «Металлические соединения» Тема «Структура расплавов. Общие вопросы теории образования фаз. Кристаллизация. Аморфное затвердевание» Тема «Диффузия в металлах» Тема «Фазовые превращения в твердом состоянии. Аллотропические и мартенситные превращения» Тема «Фазовые превращения в твердом состоянии, распад пересыщенных твердых растворов» Домашнее задание 1 Тема «Твердые растворы и сверхструктуры» 1. Прогнозирование взаимной растворимости и анализ диаграмм состояний 2. Дальний порядок Домашнее задание 2 тема «Металлические соединения» ЛИТЕРАТУРА ПРИЛОЖЕНИЯ