Физико-химические основы материаловедения, Готтштайн Г., 2014

Физико-химические основы материаловедения, Готтштайн Г., 2014.

В учебном пособии, написанном известным специалистом из Германии, имеющим многолетнюю преподавательскую практику, изложены основы современного материаловедения. При этом в полной мере использованы фундаментальные понятия, представления и закономерности из других областей знаний—физики, химии, математики, а также кристаллографии и металлургии. Рассмотрены различные модели, в том числе на основе фазовых диаграмм и теории химической связи. Большое внимание уделено применению термодинамических подходов при изучении материалов. Подробно обсуждаются теория дефектов в кристаллических твердых телах, процессы кристаллизации и рекристаллизации, способы управления составом композиционных материалов, структурная организация в стеклах и полимерах. Для студентов и аспирантов университетов, а также других вузов, готовящих специалистов в области наук о материалах.




Микроструктура.
Приобретая промышленный продукт, обращают внимание на его внешний вид и функции, например блеск благородных металлов, мотор автомобиля, канат подвесного моста, электрический кабель, теплопоглощающие панели современного здания или декоративные керамические и металлические детали современной ванной комнаты. Однако потребительские свойства товаров и время их использования определяются свойствами материалов, из которых они изготовлены. Мы не сомневаемся в прочности каната, на котором подвешен огромный мост, ударопрочности керамического покрытия на кухонной плите или надежности маленьких металлических лопаток в турбине мотора самолета, обеспечивающих тягу при температурах выше КХХРС. Свойства современных материалов определяются не столько химическим составом, сколько распределением составляющих компонентов. Распределение составных частей материала, т. е. пространственное распределение элементов, фаз, их ориентация, а также дефектов - все это объединяется термином микроструктура.

Даже невооруженным глазом можно заметить в металлических слитках или листах проката наличие небольших структурных блоков, целиком заполняющих пространство. Эти блоки называют зернами или кристаллитами, если материал является кристаллическим (металлы, минералы или керамики). Однако обычно эти зерна слишком малы, и обнаружить зернистую структуру визуально не удается. Воздействуя на поверхность специальным образом (полировкой и химическим травлением), можно сделать зернистую структуру видимой в оптическом микроскопе (рис. 1.1). Таким образом получают микроснимки микроструктур. Металлографическое исследование с помощью оптического микроскопа составляет важный этап описания материалов и носит название оптической металлографии. Микроструктура материала, наблюдаемая в оптическом микроскопе, представляет собой зернистую структуру макроскопически и химически различных фаз. Оптический микроскоп дает достаточно грубое описание микроструктуры материала. При высоком разрешении в электронном микроскопе видно, что области, казавшиеся гомогенными, обладают микроструктурой, т. е. микроструктурным и дефектами. К ним относятся дислокации (см. пл. 3), а также высокодисперсные включения примесных фаз (рис. 1.2). В случае специальных материалов выявляются дополнительные элементы микроструктуры, например границы доменов в магнитных материалах или ангифазные границы в упорядоченных твердых растворах. Как показывают результаты химического микроанализа, химический состав материала может колебаться в небольших пределах. Современные материалы характеризуются размерами зерен от субмикронных (1 мкм -10"* м) до нанометровых (1 нм -10-9 м). Зерна с такими размерами доступны изучению в электронных микроскопах с высоким разрешением. Таким образом, современная металлография широко использует электронную микроскопию как для визуального, так и для химического элетронно-зондового микроанализа.

Купить .





Теги: учебник по физике :: физика :: Готтштайн