FÉMES ANYAGOK SZERKETETE 1. Az anyagok szerkezete 1.0 Az anyagok szerkezete az atomos tartományban 1.1. A kristályos szerkezet 1.2 A fémek kristályos szerkezete 1.2.1 A fémek a periódusos rendszerben 1.2.2. A fémes kötés 1.2.3. A fémek kristályrács típusai FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE 1.0 Az anyagok szerkezete az atomos tartományban 1.0.2 Az elemi részecskék elemi részecskék elektron (e) proton (p) neutron (n) töltés negativ (-e) -1,602 10-19 As positiv (+) 1,602 10-19 As semleges 0 As nyugvó tömeg 9,11 10-31 kg 1,6725 10-27 kg FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE 1. 0. 2 Az atom modellek BOHR - féle atommodell - 4f (14 e ) - 4d (10 e ) - n + 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p n=4 N (32 e ) - 4p (6 e ) - 4s (2 e ) - 3d (10 e ) - - n=3 M (18 e ) 3p (6 e ) - - 3s (2 e ) L (8 e ) - 2p (6 e ) - n=2 2s (2 e ) - K (2 e ) - n=1 1s (2 e ) - fõpályák mellékpályák FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE Az elektronok energiájának változása csak diszkrét értékű lehet. Energia felvétel elektromágneses hullám elnyelésével, csökkenés elektromágneses hullám kibocsátásával lehetséges h:Planck-féle állandó ν:a sugárzás frekvenciája FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE A kvantummechanikai modell alapja FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE Az elektronok energetikai helyzetét a kvantummechanika kvantumszámokkal adja meg: FŐKVANTUMSZÁM: n = 1,2,3,4 ...n ze = 2n2 MELLÉKKVANTUMSZÁM: l = 0,1,2,3, … (n-1) ze = 2(2l+1) MÁGNESES KVANTUMSZÁM: m = (-l), …0… ,(+l) PERDÜLET: s = (-1/2), … (+1/2) Az elemeket a PERIÓDUSOS RENDSZER rendszerezi ! FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE STRUKTUR METALLISCHER WERKSTOFFE
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE 1.0.3. Az elemek ” Periódusos rendszer ”-e A PERIÓDUSOS RENDSZER az elemek MÁTRIX rendszere 53,9 Fe 26 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE STRUKTUR METALLISCHER WERKSTOFFE
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE STRUKTUR METALLISCHER WERKSTOFFE
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE STRUKTUR METALLISCHER WERKSTOFFE
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE 1.0.4. Kötéstípusok Elsődleges kötések ionkötés kovalens kötés fémes kötés Másodlagos kötések van der Waals féle kötés hidrogén kötés : FÉMES ANYAGOK SZERKETETE 12
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE Ionkötés : FÉMES ANYAGOK SZERKETETE 13
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE Kovalens kötés : FÉMES ANYAGOK SZERKETETE 14
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE A fémes kötés : FÉMES ANYAGOK SZERKETETE 15
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE 1.1. A kristályos szerkezet 1.1.1 Az elemi térrács származtatása TÉRELEM FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE 1.1. 2 Az elemi cella Az elemi cella típusok FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE rácsjellemzők a rácsparaméter (cella élhossz), K koordinációs szám (szomszédos atomok száma), A/E az elemi cellára jutó atomok száma r atomsugár, 10-10 m, T térkitöltés (a cellához tartozó atomok/cella térfogata %) r0 az atomok közé beírható legnagyobb gömb sugara FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE FÉMES ANYAGOK SZERKETETE 1.1.3 A rácsparaméterek megadása a MILLER indexek kristálypontok ”MILLER” indexei I [[110]] II [[112]] III [[010]] FÉMES ANYAGOK SZERKETETE FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE A kristálytani irányok megadása <111> FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE A kristálytani síkok”MILLER - indexei” Példa: 1. m=2, n=3, p=1 2. 1/m=1/2, 1/n=1/3, 1/p=1 | • /6 3. (3 21) FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE Példa: 1. m=2, n=3, p=1 2. 1/m=1/2, 1/n=1/3, 1/p=1 | • /6 3. (326) FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE {111} síkok FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE 1.2 A fémek kristályos szerkezete FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
1.2.4. A színfémek kristályos szerkezetének kialakulása FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
F szabad energia SZ F D FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
{ { térfogat felület FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
kristályosodási képesség Kk [mag / cm3min] kristályosodási sebesség Ks [cm/min] FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
FAL A csíraképződés segítése idegen határfelülettel FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
1.2.5. Az ötvözetek szerkezeti elemei szilárdoldatok ötvöző alapfém FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
intermetallikus vegyületek fémvegyület intermetallikus vegyületek AB, AB2, ABC TiC, VC, NbC FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
Hume-Rothery- fázisok pl.Cu-Zn β (TKK) e/a = 3/ 2 CuZn γ (TKK) e/a =21/13 Cu5Zn8 ε (hdp) e/a = 7/ 4 CuZn3 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
intersztíciós vegyületek Fe3C szerkezete bonyolult kristályszerkezetű karbidok , nitridek, boridok FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
1.2.6. Rácshibák pontszerű rácshibák hiányzó saját atom beékelődő saját atom beékelődő idegen atom FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
vonalszerű rácshibák éldiszlokáció FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
csavardiszlokáció FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
a diszlokációk mozgása FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
felületi rácshibák rétegződési hiba ikerkristályhatár A A B C A C B A FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
fázishatár FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
fázishatár típusok FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
szemcsehatár nagyszögű FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
szemcsehatár kisszögű FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE 1.2. A fémek kristályos szerkezete FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE 1.2.1 A fémek kristályrács típusai FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE a térközepes köbös rács TKK FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE a felületen középpontos köbös FKK rács FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE a hdp rács FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE a fontosabb fémek rácsállandói rácsállandó [nm] TKK FKK hdP a c/a Cr 0,288 Al 0,404 Be 0,277 1,57 Mo 0,314 Ag 0,408 Cd 0,290 1,83 V 0,303 Au 0,407 Mg 0,320 1,62 W 0,315 Cu 0,361 Zn 0,270 1,87 Ni 0,352 Pb 0,490 α-Fe 0,287 γ- Fe 0,36 α -Ti 0,29 1,6 β-Ti 0,330 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE 1.2.2 A fémek allotrópiája TKK FKK hdP a c/a α-Fe 0,287 γ- Fe 0,36 α -Ti 0,29 1,6 β-Ti 0,330 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE