Кристаллические материалы

С увеличением угла разориен-тировки а субзерен и уменьшением их величины плотность дислокаций в металле повышается. Атомы на границах зерен (или субзерен) и атомы, расположенные на поверхности кристалла, вследствие нескомпенсированности сил межатомного взаимодействия, имеют более высокую потенциальную энергию, по сравнению с атомами в объеме зерен.

В процессе роста мартенситного кристалла вследствие разности удельных объемов аустеиита и мартенсита увеличиваются упругие

по отношению к типу материала, а иногда и к типу среза и практически определяется фирменным наименованием кристалла. Вследствие указанной потери идентичности полную природу механизма повреждений очень трудно определить, и в большинстве случаев она остается необъясненной.

В рассматриваемых условиях распределение локального потенциала деформации носит несимметричный характер (хотя средний интеграл его по объему равен нулю согласно закону сохранения заряда): в ограниченной области расширенной решетки около скопления дислокаций его величина имеет порядок (140), тогда как в остальной области недеформированного кристалла вследствие ее значительно большего размера уход компенсирующих электронов оказывает незначительное влияние на электронную плотность и вызывает пренебрежимо малое изменение потенциала. *

ренной решетки около скопления дислокации его величина имеет порядок (152), тогда как в остальной области недеформированного кристалла вследствие ее значительно большего размера уход компенсирующих электронов .оказывает незначительное влияние на электронную плотность и вызывает пренебрежимо малое изменение потенциала.

Мозаичная структура кристалла возникает в процессе его роста. Вследствие того, что рост кристалла происходит одновременно во многих местах, неизбежна несогласованность (поворот относительно друг друга на 10—15') смыкающихся частей (блоков) кристалла, возникающая из-за накопления погрешностей решетки внутри каждого блока. Линейный размер блока порядка 10~5 см; в 1 см3 находится порядка 1012 блоков.

Атомы вблизи поверхностей раздела находятся в иных условиях, чем внутри кристалла, вследствие этого нарушается регулярность строения кристалла в окрестности поверхности раздела. У границ блоков это нарушение углубляется внутрь на 5—6 атомных размеров, у границ зерен, где мыслимо скопление примесей, толщина слоя нарушения структуры доходит до нескольких тысяч атомных размеров.

Механическое двойникование заключается в повороте узлов решётки одной части кристалла в положение, симметричное к другой части кристалла, вследствие чего одна часть кристалла становится зеркальным отображением другой его части (фиг. 5, б). Плоскость, относительно которой происходит, поворот узлов кристаллической решётки, называется плоскостью двойникования. Для появления двойникования необходимо создать в этой плоскости напряжение, величина которого зависит главным образом от природы кристалла и в меньшей степени от температуры и скорости деформации. Последним обстоятельством объясняются те факты, что двойни-кованию содействуют: 1) повышение скорости деформации и 2) понижение температуры деформации. Если скольжение сопровождается двойникованием, то последнее ведёт обычно к резкому повышению сопротивления дальнейшему скольжению, т. е. вызывает значительное упрочнение.

квантовом генераторе служат естественные сколотые грани кристалла. Вследствие разницы показателей преломления кристалла и воздуха на гранях отражается порядка 30% энергии, что достаточно для возникновения генерации.

Полупроводниковые лазеры, в которых возбуждение осуществляется при инжекции носителей через р—n-переход, получили название инжекционных ПКТ\ Типичным представителем этой группы полупроводниковых квантовых генераторов является лазер на р—n-переходе в арсениде галлия. Акцепторными примесями в кристалле арсенида галлия являются цинк, кадмий и др., донорными примесями — теллур, селен и др. Схема такого лазера приведена на рис. 42. Кристалл имеет размеры 0,5—1 мм2. Верхняя его часть представляет собой полупроводник р-типа, нижняя — n-типа, между ними имеется р—«-переход. Толщина р—п-перехода 0,1 мкм, излучающий слой имеет несколько большую величину, 1—2 мкм, вследствие проникновения электронов и дырок через р—/г-переход в глубь кристалла.

С увеличением угла разориентации субзерен и уменьшением их величины плотность дислокаций в металле повышается. Атомы на границах зерен (или субзерен) и атомы, расположенные на поверхности кристалла, вследствие нескомпенсированности сил межатомного взаимодействия, имеют более высокую потенциальную энергию, по сравнению с атомами в объеме зерен.

Ситаллы. Снталламп называются стекло-кристаллические материалы — продукты кристаллизации стекол с очень мелкими (0,01 — 1 Мкм), равномерно распределенными по объему материала кристаллитами, сросшимися друг с другом или соединенными тонкими прослойками остаточного стекла. Благодаря особенности строения спталлы обладают комплексом цепных физико-химических и эксплуатационных свойств, которые позволяют эффективно использовать их в качестве конструкционного и футеровочпого материала в химической промышленности. Спталлы отличаются высоко!! прочностью и стойкостью к термическим воздействиям и хорошими диэлектрическими свойствами, а также исключительно высокой химической стойкостью не только в кислотах (кроме плавиковой кислоты), по и в щелочах.

ходится в прямом противоречии с последующими экспериментами Бриджмена [8], в которых испытывались анизотропные кристаллические материалы и было установлено, что явление текучести наступает при действии только гидростатического давления. Следует отметить, что, хотя это в явном виде и не утверждалось, критерий Мизеса — Хилла был предназначен для описания подвергнутых обработке в холодном состоянии металлов, степень анизотропии которых достаточно мала по сравнению с современными композитами. Таким образом, в тех применениях критерия Мизеса, для которых он был предложен, погрешности, вносимые гидростатическим давлением, могли быть незначительными. Поправки на влияние гидростатического давления в случае композитов с ярко выраженной анизотропией можно найти путем приведения тензорно-полиномиальной формулировки к критерию Мизеса — Хилла. Сохранив в выражении (56) л-ишь квадратичные по напряжениям слагаемые, приведем критерий разрушения к виду

Стекло относится к аморфным, или некристаллическим, материалам^ которые охлаждены из расплавленного состояния до состояния с высокой вязкостью при комнатной температуре таким образом, что оно становится твердым и пригодным для практических целей. Основным компонентом большинства обычных стекол является Si02, хотя в составе-многих специальных стекол основой служат другие окислы. Стекла, как и металлы и кристаллические материалы, изменяют свои физические и механические свойства при облучении ионизирующим и неионизирующим излучением. Вероятно, наиболее важный и несомненно наиболее изученный результат влияния облучения на стекла — изменение их оптических свойств.

Изучение фазовых переходов в системе ZnO — В2О3 — SiO.2 представляет большой интерес. На основе цинкборосиликатных стекол можно получить материалы с низким коэффициентом термического расширения. Кроме того, спеканием стеклянных порошков при сравнительно низких температурах можно получить стекло-кристаллические материалы с ценными свойствами [1]. С целью создания связки для алмазного инструмента мы провели исследования структуры, фазового состава и свойств материалов, получение

Коррозионное растрескивание в значительной мере определяется структурой материала. Так, эксперименты с монокристаллами железа и реальными сталями показали, что только пали-кристаллические материалы склонны к коррозионному растрескиванию [8, 19]. Известно, что даже незначительные загрязнения границ зерен металла, повышение концентрации дислокаций в металле и другие подобные явления понижают стойкость материалов к растрескиванию. При термической обработке и сварке деталей склонность к коррозионному растрескиванию зависит от фазовых и структурных превращений в системе Fe -С. Так, отпуск при температурах 150-400 °С (в зависимости от химического состава стали), обусловливающий образование структуры отпущенного мартенсита, повышает склонность материала к коррозионному растрескиванию [8]. В целом считается, что термодинамически менее устойчивые структуры (мартенсит) более склонные к коррозионному растрескиванию, чем устойчивые отожженные.

Судя по 'сообщениям зарубежной печати, для изготовления обтекателей зачастую применяют корундовую керамику и некоторые виды стеклопластиков. У каждого из этих двух материалов есть свои недостатки. Серьезными их конкурентами служат стекло-кристаллические материалы.

Полужесткие пластмассы — твердые, упругие, кристаллические материалы со средним модулем упругости, высоким относительным и остаточным удлинением при разрыве; остаточное удлинение обратимо, полностью исчезает при температуре плавления кристаллитов.

Кристаллические материалы анизотропны: в направлении, перпендикулярном оси кристалла, X примерно равно 4-^-6, а в направлении оси доходит до 12 ккал/м час град.

Для уменьшения остаточных напряжений применяются различные способы деформирования: прокатка роликами, проковка, обработка взрывом. Недостатками всех указанных методов является снижение пластичности деформируемой зоны. Особенностью как холодной, так и горячей пластической деформации является ее неоднородность. Кристаллические материалы вследствие своего строения и механизмов деформации склонны к неравномерному ее развитию. Неравномерность обусловливается схемой приложения внешних сил, неравномерным распределением внутренних напряжений, ограниченностью систем скольжения и рядом других факторов, приводящих к локализации деформации.

Как известно, по магнитным свойствам вещества подразделяются на диамагнетики (например, Си, Ag, Аи), парамагнетики (Pd, Ti, Zr), ферромагнетики (Fe, Ni, Co), антиферромагнетики (Cr, CuO, NiO) и ферримагнетики (Fe3O4, y-Fe2O3). Отклик этих веществ на воздействие внешнего магнитного поля имеет много общего с таковым для сегнетоэлектриков (например, ВаТЮ3) и сегнетопластиков (например, ZrO2) по отношению соответственно к электрическим и механическим полям. Кристаллические материалы, для которых характерно наличие гистерезисных явлений и мартенситных превращений, получили название ферроиков, общим признаком для которых является наличие доменов — областей с максимальными значениями намагниченности (или диэлектрической проницаемости и упругости). Домены ферроиков имеют подвижные доменные стенки (границы), которые представляют собой плоскости двойникования. В табл. 3.8 схематично показано изменение характеристик различных ферроиков под влиянием соответствующих полей с учетом дисперсности.

Сшпаллы (стеклокристаллические ма-териалы) представляют собой поли-кристаллические материалы, получае-мые регулируемой кристаллизацией стекол [101]. Состоят из кристаллов (размером менее 1 мкм) и остаточной стекловидной фазы, содержание кото-рой, как правило, менее 50 % по объему. Существует много разновидностей ситаллов, различающихся входящими в них окислами. Твердость ситаллов достигает высоких значений (до 10 000 МПа). Высокой износостойкостью и коррозионной стойкостью обладают пе-троситаллы (на основе габро-норпто-вых, базальтовых и других горных пород), пироксеновые ситаллы (СаО— MgO—A12OS—SiO2) и шлакоситаллы (получаемые из стекол, сваренных на основе металлургических и топливных шлаков). Из них изготовляют детали пар трения (плунжеры, части насосов и т. п.), применяемые в химическом машиностроении, футеровку мельниц и мелющие тела, нитеводители текстильных машин, точные калибры, фильеры для синтетических волокон и другие детали, раСотающие в условиях интенсивного абразивного изнашивания.