materiaŁoznawstwo wydział mechaniczny, mechatronika, … · mechatronika, sem. i. struktura...
TRANSCRIPT
![Page 1: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/1.jpg)
dr inż. Hanna Smoleńska
MATERIAŁOZNAWSTWO
Wydział Mechaniczny,
Mechatronika, sem. I
![Page 2: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/2.jpg)
Struktura materiałów
![Page 3: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/3.jpg)
UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI
CIAŁA KRYSTALICZNE
�Układ atomów/cząstek (a/cz) w przestrzeni jest statystyczne uporządkowany, symetryczny.�Położenie a/cz wyznacza się przy pomocy metod rentgenowskich.�Położenie a/cz odwzorowuje model geometryczny – sieć przestrzenna.
CIAŁA BEZPOSTACIOWE
(AMORFICZNE)
�Układ atomów w przestrzeni jest nieuporządkowany, chaotyczny.
![Page 4: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/4.jpg)
�Większość ciał stałych to ciała krystaliczne.
�Ciało stałe może być jednym wielkim kryształem
(monokryształem), powstałym w warunkach naturalnych, bądź
wytworzonym sztucznie przez człowieka.
�Ciała stałe są na ogół polikrystaliczne, tzn. złożone z
wielkiej liczby kryształów, nazywanych również ziarnami,
które – przy tej samej konfiguracji składowych elementów –
różni kierunek ułożenia w przestrzeni.
�Wielkość ziaren jest silnie zróżnicowana; w wypadku
materiałów metalowych wynosi od około 1 µm do 10 mm.
![Page 5: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/5.jpg)
Układ atomów w kryształach można przedstawić na modelach, mających postać sztywnych kul (rys.a) lub kul osadzonych na sztywnym szkielecie (rys.b). Modele przedstawiają strukturę kryształu doskonałego; nie uwzględniają drgań cieplnych atomów ani defektów struktury.
![Page 6: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/6.jpg)
Regularnie rozmieszczone w krysztale atomy lub grupy atomów tworzą sieć krystaliczną.
Zastępując elementy fizyczne identycznymi punktami (mającymi identyczne otoczenie) otrzymuje się regularny trójwymiarowy układ punktów (węzłów) nazywany sieciąprzestrzenną lub siecią Bravais’a.
Elementy sieci przestrzennej
![Page 7: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/7.jpg)
•Przeprowadzając przez węzły sieci trzy zbiory równoległych i równoodległych płaszczyzn, dzieli się sieć na identyczne równoległościenne komórki, przy czym wybiera się płaszczyzny oddalone o najkrótsze odcinki translacji.
Równoległościenne komórki elementarne w sieci przestrzennej
![Page 8: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/8.jpg)
•Prosta przechodząca przez dwa identyczne punkty sieci nazywana jest prostą sieciową,
•a - odległość między identycznymi punktami –nazywamy okresem identyczności lub odcinkiem translacji.
•Trzy punkty nie leżące na jednej prostej wyznaczają płaszczyznę sieciową.
•Otrzymane komórki nazywane są jednostkowymi lub elementarnymi.
![Page 9: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/9.jpg)
Komórki jednostkowe lub elementarne.
Na każdą z nich przypada co najmniej jeden węzeł sieci.
Np. ilość węzłów N w sieci regularnej oblicza się ze wzoru:
gdzie: Na – ilość węzłów w narożach komórki,
Ns – ilość węzłów na środku ścian
Nw – ilość węzłów wewnątrz komórki
N = 1 N=2 N = 4
NwNsNaN ++=2
1
8
1
![Page 10: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/10.jpg)
•Każdą sieć przestrzenną można opisać posługując sięjednym z 7 układów współrzędnych zwanych układami krystalograficznymi.
• Wzajemną orientację osi charakteryzują kąty międzyosiowe α, β, γ.
•Na osiach zaznaczone są odcinki jednostkowe a, b, c.
•Kąty międzyosiowe i odcinki jednostkowe stanowiąparametry sieci. Określają one kształt i wymiar komórki elementarnej.
•W ramach siedmiu układów krystalograficznych można wyróżnić czternaście typów sieci przestrzennych –uwzględniając możliwości centrowania przestrzennego i ściennego komórek sieciowych.
![Page 11: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/11.jpg)
centrowana na podstawach
ściennie centrowana
przestrzennie centrowana
prymitywnaα = β = γ = 90°
a ≠ b ≠ c
rombo-wy
3.
przestrzennie centrowana
prymitywnaα = γ = 90°≠ β
a ≠ b ≠ c
jedno-skośny
2.
Szkic komórki prymitywnej
prymitywna
Siećprzestrzenna
α ≠ β ≠ γ
a ≠ b ≠ c
Parametry sieci
trójsko-śny
Układ
1.
L.p.
![Page 12: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/12.jpg)
prymitywnaα = β = γ ≠90°
a = b = c
romboedry-czny
6.
przestrzennie centrowana
prymitywnaα = β = 90°
γ = 120°
a = b ≠ c
heksago-nalny
5.
ściennie centrowana
przestrzennie centrowana
prymitywnaα = β = γ = 90°
a = b = c
regularny4.
prymitywnaα = β = γ = 90°
a = b ≠ c
tetrago-nalny
4.
![Page 13: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/13.jpg)
Wskaźnikowanie
• Wskaźnikowanie węzłów sieciowych hkl• Wskaźnikowanie kierunków
krystalograficznych [uvw]• Wskaźnikowanie płaszczyzn
krystalograficznych (hkl)
![Page 14: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/14.jpg)
Wskaźnikowanie węzłów sieciowych
• Współrzędne węzła sieciowego określają liczby periodów identyczności a,b,c, o które jest oddalony węzeł od początku układu współrzędnych odpowiednio wzdłuż osi x,y oraz z.
• Osie układu współrzędnych są równoległe do krawędzi elementarnej komórki sieciowej.
• Pozycje atomów centrujących podstawy, ściany lub przestrzeń komórki złożonej opisuje się współrzędnymi ułamkowymi
![Page 15: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/15.jpg)
Współrzędne węzłów i kierunków sieci
[110]
z
![Page 16: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/16.jpg)
•W rozważaniach dotyczących sieci przestrzennych, często zachodzi potrzeba powoływania się na określone płaszczyznylub kierunki.
• Ich usytuowanie w krysztale podaje sięwzględem osi współrzędnych za pomocątrzech liczb całkowitych, tzw. wskaźników Millera.
![Page 17: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/17.jpg)
1. określić liczby periodów identyczności, odciętych przez daną płaszczyznę na poszczególnych osiach układu współrzędnych x,y,z,
2. wyznaczyć ich odwrotność
3. otrzymane ułamki sprowadzić do wspólnego mianownika.
4. Liczniki ułamków o wspólnym mianowniku oznaczone odpowiednio h,k,l stanowią wskaźniki sieciowe płaszczyzny (wskaźniki Millera), które podaje się w nawiasach okrągłych (hkl).
W celu określenia płaszczyzny sieciowej należy:
![Page 18: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/18.jpg)
•Płaszczyzna równoległa do jednej z osi układu współrzędnych przecina ją w nieskończoności co daje wskaźnik płaszczyzny w tym kierunku 0 (np. a/∞ = 0).
•Gdy płaszczyzna przecina daną oś przy wartościach ujemnych, to wskaźnik przyjmuje znak minus zapisywany nad wskaźnikiem np. (hkl)
![Page 19: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/19.jpg)
•Kierunek prostej w sieci przestrzennej wyznacza się przemieszczając równolegle prostą do początku układu o współrzędnych 000.
•Współrzędne najbliższego węzła, przez który prosta przechodzi, sprowadzone do liczb całkowitych i pierwszych względem siebie, zamknięte w nawiasie kwadratowym [uvw]stanowią wskaźniki kierunku.
•Jeżeli któraś ze współrzędnych węzła ma wartość ujemną to ujemna wartość wskaźnika jest zaznaczona nad wskaźnikiem,np: [111]
![Page 20: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/20.jpg)
•Jeżeli prosta przechodzi przez początek układu współrzędnych, towspółrzędne pierwszego węzła leżącego na prostej , o ile są całkowite, stanowią wskaźniki prostej.
•Jeśli nie są całkowite, to trzeba je sprowadzić do wspólnego mianownika –liczniki stanowią wskaźniki kierunku.
![Page 21: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/21.jpg)
•Wskaźniki płaszczyzn i kierunków w sieci heksagonalnej, zwane wskaźnikami Millera-Bravais'ego, wyznacza sięstosując czteroosiowy układ współrzędnych.
• Osie x, y, u leżą w płaszczyźnie podstawy, a ich dodatnie kierunki tworzą kąty 120°; oś z jest prostopadła do pozostałych.
•Wskaźnikami płaszczyzn są cztery liczby zawarte w nawiasie okrągłym (hkil), a wskaźnikami kierunków –cztery liczby w nawiasie kwadratowym [uvtw].
•Pierwsze trzy wskaźniki odnoszą się do osi leżących na płaszczyźnie podstawy, a czwarta – do osi pozostałej.
![Page 22: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/22.jpg)
Przykłady wskaźników płaszczyzn i kierunków w sieci heksagonalnej
![Page 23: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/23.jpg)
Płaszczyzny:
A
1. x = y = u = ∞, z = 1
2. 1/x = 1/y = 1/u = 0, 1/z = 1
3. Nie ma ułamków
4. (0001)
B
1. x = 1, y = 1, u = -1/2, z = 1
2. 1/x = 1, 1/y = 1, 1/u = -2, 1/z = 1
3. Nie ma ułamków
4. (1121)
![Page 24: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/24.jpg)
Ułożenie atomów w ciałach stałych
Wiele materiałów inżynierskich (metale, ceramiki) jest
zbudowanych z kryształów, w których atomy są ułożone
według regularnie powtarzających się, trójwymiarowych
wzorów
![Page 25: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/25.jpg)
Prawie wszystkie pierwiastki metaliczne tworzą kryształy należące do jednej z 3 sieci:
A1 (RSC) regularnej ściennie centrowanej (płaskocentrowanej)
A2 (RPC) regularnej przestrzennie centrowanej
A3 (HZ) heksagonalnej zwartej
Liczba najbliższych równoodległych atomów od danego atomu, tzw. liczba koordynacyjna lk, jest w tych sieciach stosunkowo duża, co jest konsekwencją wiązania metalicznego.
![Page 26: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/26.jpg)
Liczba koordynacyjna• Liczba koordynacyjna lk, równa jest liczbie
najbliższych i równo oddalonych rdzeni atomowych od dowolnego wybranego rdzenia atomowego w sieci krystalicznej.
![Page 27: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/27.jpg)
Ułożenie atomów w kryształach
Sieć regularna
płaskocentrowana A1
Feγ,, Al, Cu, Ag, Co, Pb, Ni, Au …..
Sekwencja ABCABC
x
y
z
a
[1 1 0]
(1/2 1/2 1) [1 1 2] <1 1 2>
![Page 28: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/28.jpg)
Ułożenie atomów w kryształach
Sieć regularna
przestrzennie
centrowana A2
Feα,, Mn, Cr, W, Mo, V, Nb, Li …..
![Page 29: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/29.jpg)
Ułożenie atomów w kryształach
Mg, Zn, Cd, Be, Co,……
Sekwencja ABAB
Sieć heksagonalna zwarta A3
![Page 30: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/30.jpg)
Ułożenie atomów w kryształach
Stopień wypełnienia przestrzeni sieci krystalicznej
jest
określony przez stosunek objętości przestrzeni zajętej
przez
atomy do całkowitej objętości komórki
![Page 31: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/31.jpg)
Współczynnik wypełnienia sieci A1 (RSC), tj. stosunek objętości atomów przypadających na komórkę do objętości komórki wynosi 0,74. Jest to największy współczynnik, jaki uzyskuje się przy założeniu, że atomy sieci są sztywnymi kulami o jednakowej średnicy.Puste przestrzenie między atomami tworzą tzw. luki.
W sieci A2 (RPC) nie ma płaszczyzn zwarcie wypełnionych, są natomiast kierunki o zwartym ułożeniu atomów <111>, znajdujące się na najgęściej wypełnionych płaszczyznach {110}.Współczynnik wypełnienia sieci – 0,68. Strukturę A2 posiadają np. wanad, molibden, wolfram, niob, żelazo α, chrom α, tytan β.
W idealnej sieci A3 (HZ) stosunek osiowy c/a równy jest 1,633. Podobnie jak sieć A1, sieć A3 charakteryzuje się zwartym ułożeniem atomów w przestrzeni i współczynnikiem wypełnienia 0,74. W sieci A3 krystalizują m.in. beryl, magnez, cynk i kadm.
![Page 32: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/32.jpg)
Struktury krystaliczne materiałów ceramicznych
• Ceramiki - nieorganiczne materiały, zbudowane z faz będących związkami metali z niemetalami, głównie z: tlenem, azotem, węglem, fosforem, siarką.
• Ceramiki mają zróżnicowaną budowę. Wśród nich znajdują się ciała o budowie krystalicznej, ciała bezpostaciowe oraz szkła o ułożeniu atomów typowym dla cieczy.
• Bardziej złożone niż metali
• Wiązania od czysto jonowych do czysto kowalencyjnych
• Struktury jonowe (liczba kationów równa liczbie anionów)
![Page 33: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/33.jpg)
Komórka elementarna NaCl
![Page 34: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/34.jpg)
Komórka elementarna ZnS
![Page 35: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/35.jpg)
Komórka elementarna Al2O3
![Page 36: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/36.jpg)
Ceramika krzemianowa
• Głównie atomy krzemu i tlenu• Struktura tetraedryczna• Krzemionka może występować jako
kryształ, ciało niekrystaliczne lub szkło, o ułożeniu atomów typowym dla cieczy zamrożonej
• Krzemiany warstwowe
![Page 37: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/37.jpg)
Tetraedr SiO44-
![Page 38: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/38.jpg)
Krystaliczny SiO2 Niekrystaliczny SiO2
![Page 39: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/39.jpg)
Schemat rozmieszczenia jonów w szkle
sodowo-krzemianowym
![Page 40: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/40.jpg)
Struktury odmian alotropowych węgla
• Grafit• Diament• Fullereny• Nanorurki• Sadza (węgiel amorficzny)
![Page 41: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/41.jpg)
Struktura sieciowa grafitu
![Page 42: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/42.jpg)
Diament
Struktura sieciowa Komórka elementarna sieci regularnej
![Page 43: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/43.jpg)
Model cząsteczki sadzy
![Page 44: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/44.jpg)
Struktura Fullerenu C60
![Page 45: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/45.jpg)
Modele nanorurek
![Page 46: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/46.jpg)
Budowa polimerów
![Page 47: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/47.jpg)
• Polimery – materiały nieorganiczne, zawierające głównie węgiel, tlen, wodór, azot.
• Polimery są ciałami bezpostaciowymi (zwykle).• Zbudowane są z makrocząsteczek
zawierających wielką ilość małych elementów (monomerów).
• W polimerach występują wiązania kowalencyjne.
![Page 48: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/48.jpg)
Schemat polimerów o różnej strukturze
liniowa
rozgałęziona
usieciowana
![Page 49: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/49.jpg)
Schemat splątanych i skręconych łańcuchów
w strukturze materiałów polimerowych
![Page 50: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/50.jpg)
Płytkowa struktura lamelarna łańcuchów
polimerowych
![Page 51: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/51.jpg)
Struktura komórki elementarnej krystalitu
polietylenu
![Page 52: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/52.jpg)
Schemat struktury sferolitu
![Page 53: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/53.jpg)
Frędzlowo-micelowy model polimeru
semikrystalicznego
![Page 54: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/54.jpg)
Helisa kryształu politetrafluoroetylenu PTFE
![Page 55: MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, … · Mechatronika, sem. I. Struktura materiałów. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI CIAŁA KRYSTALICZNE Układ atomów/cz ąstek](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020305/5ccab19188c993a3688b9803/html5/thumbnails/55.jpg)
Substancje amorficzne
• Szkła, substancje bezpostaciowe• Struktura nieuporządkowana, pośrednia
między kryształem i cieczą