FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

Az előadások a következő témára: "FÉMES ANYAGOK SZERKETETE"— Előadás másolata:

1 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 A fémek a periódusos rendszerben A fémes kötés A fémek kristályrács típusai FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

2 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
Az anyagok szerkezete az atomos tartományban Az elemi részecskék elemi részecskék elektron (e) proton (p) neutron (n) töltés negativ (-e) -1, As positiv (+) 1, As semleges 0 As nyugvó tömeg 9, kg 1, kg FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

3 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
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

4 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

5 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
A kvantummechanikai modell alapja FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

6 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
Az elektronok energetikai helyzetét a kvantummechanika kvantumszámokkal adja meg: FŐKVANTUMSZÁM: n = 1,2,3, 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

7 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
STRUKTUR METALLISCHER WERKSTOFFE

8 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
Az elemek ” Periódusos rendszer ”-e A PERIÓDUSOS RENDSZER az elemek MÁTRIX rendszere 53,9 Fe 26 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

9 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
STRUKTUR METALLISCHER WERKSTOFFE

10 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
STRUKTUR METALLISCHER WERKSTOFFE

11 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
STRUKTUR METALLISCHER WERKSTOFFE

12 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
Kötéstípusok Elsődleges kötések ionkötés kovalens kötés fémes kötés Másodlagos kötések van der Waals féle kötés hidrogén kötés : FÉMES ANYAGOK SZERKETETE 12

13 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
Ionkötés : FÉMES ANYAGOK SZERKETETE 13

14 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
Kovalens kötés : FÉMES ANYAGOK SZERKETETE 14

15 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
A fémes kötés : FÉMES ANYAGOK SZERKETETE 15

16 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
1.1. A kristályos szerkezet 1.1.1 Az elemi térrács származtatása TÉRELEM FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

17 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
Az elemi cella Az elemi cella típusok FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

18 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
rácsjellemzők  a rácsparaméter (cella élhossz),  K koordinációs szám (szomszédos atomok száma),  A/E az elemi cellára jutó atomok száma  r atomsugár, m,  T térkitöltés (a cellához tartozó atomok/cella térfogata %)  r0 az atomok közé beírható legnagyobb gömb sugara FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

19 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

20 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
A kristálytani irányok megadása <111> FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

21 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
A kristálytani síkok”MILLER - indexei” Példa: m=2, n=3, p= /m=1/2, 1/n=1/3, 1/p=1 | • / (3 21) FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

22 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
Példa: m=2, n=3, p= /m=1/2, 1/n=1/3, 1/p=1 | • / (326) FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

23 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
{111} síkok FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

24 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
1.2 A fémek kristályos szerkezete FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

25 1.2.4. A színfémek kristályos szerkezetének kialakulása
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

26 F szabad energia SZ F D FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

27 { { térfogat felület FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

28  kristályosodási képesség Kk [mag / cm3min]
kristályosodási sebesség Ks [cm/min] FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

29 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

30 FAL A csíraképződés segítése idegen határfelülettel
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

31 1.2.5. Az ötvözetek szerkezeti elemei
szilárdoldatok ötvöző alapfém FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

32 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

33 intermetallikus vegyületek
fémvegyület intermetallikus vegyületek AB, AB2, ABC TiC, VC, NbC FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

34 Hume-Rothery- fázisok
pl.Cu-Zn β (TKK) e/a = 3/ CuZn γ (TKK) e/a =21/ Cu5Zn8 ε (hdp) e/a = 7/ CuZn3 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

35 intersztíciós vegyületek Fe3C szerkezete
bonyolult kristályszerkezetű karbidok , nitridek, boridok FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

36 1.2.6. Rácshibák pontszerű rácshibák hiányzó saját atom
beékelődő saját atom beékelődő idegen atom FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

37 vonalszerű rácshibák éldiszlokáció FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

38 csavardiszlokáció FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

39 a diszlokációk mozgása
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

40 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

41 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

42 felületi rácshibák rétegződési hiba ikerkristályhatár A A B C A C B A
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

43 fázishatár FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

44 fázishatár típusok FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

45 szemcsehatár nagyszögű
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

46 szemcsehatár kisszögű
FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

47 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
A fémek kristályos szerkezete FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

48 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
1.2.1 A fémek kristályrács típusai FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

49 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
a térközepes köbös rács TKK FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

50 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
a felületen középpontos köbös FKK rács FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

51 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

52 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

53 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE
a hdp rács FÉMES ANYAGOK SZERKETETE

54 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

55 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