Элементарная ячейка кристаллической решетки и ее характеристики. Полиморфизм, анизотропия, их использование в технике.

Кристаллическое тело характеризуется правильным расположением атомов в пространстве. У аморфных веществ расположение атомов случайно. Кристаллические вещества образуют кристаллическую решётку.

Кристаллическая решётка характеризуется элементарной ячейкой.

Элементарная ячейка – кристаллическая решётка наименьшего объёма, воспроизведение которой в пространстве множество раз создаёт пространственную кристаллическую решётку. Атомы в пространстве располагаются упорядоченно, образуя кристаллическую решётку.

Для описания элементарной ячейки кристаллической решетки используют 6 величин: три отрезка, равные расстояниям a,b,c(периоды решетки) до ближайших частиц по осям координат, и три угла между этими отрезками. Соотношения между этими величинами определяются симметрией, согласно которой все кристаллы подразделяют на 7 систем.

Координационное число – число ближайших равноудаленных частиц (для ОЦК – К8, для простой кубической решетки – К6, для ГЦК – К12).

Коэффициент компактности – отношение объема всех частиц, приходящихся на 1 элементарную ячейку, ко всему объему элементарной ячейки (для простой кубической решетки 0,52, для ОЦК – 0,68, для ГЦК – 0,74).

Кристаллографические индексы:

Индексы направления – выражаются целыми числами в единицах отрезков , заключаются в квадратные скобки .

Индексы плоскости – определяют положение плоскости в пространстве. Выражаются целыми числами в единицах отрезков . За индексы берутся обратные отрезки: .

Основные типы элементарных ячеек:

1. Простая кубическая решётка: в узлах кубика атомы касаются друг друга.

2. Кубическая объёмно-центрированная решётка характерна для тугоплавких металлов. Feα, Ti, W, Nb.

3. Кубическая гранецентрированная решётка . Характерна для пластичных металлов. Cu, Feγ, Au.

Анизотропия – это зависимость свойств кристалла от направления, возникающая в результате упорядоченного расположения атомов в пространстве. Анизотропия наиболее сильно проявляется в кристаллах со структурами, обладающими малой симметрией. Резко проявляется у моноклинных и ромбических кристаллов и практически незаметна у кубических.

Анизотропия свойств проявляется при использовании монокристаллов, полученных искусственным путем. В природных условиях кристаллические тела – поликристаллы, т.е. состоят из множества мелких различно ориентированных кристаллов. В этом случае анизотропии нет.

Полиморфизм – способность в твердом состоянии при различных температурах иметь различные типы кристаллических решеток. Эти кристаллические структуры называют аллотропическими формами, или модификациями.