Кристаллическая решетка - алюминий
Cтраница 2
В пределах содержания магния в а-твердом растворе параметр кубической решетки алюминия непрерывно увеличивается с повышением содержания магния. По данным различных исследователей [1], увеличение параметра кристаллической решетки алюминия составляет 0 00363; 0 00425 и 0 00433 А на каждый атомный процент растворенного магния. [17]
Растворимость меди при повышении температуры возрастает. При температуре 500 С вся медь оказывается растворенной в кристаллической решетке алюминия. [18]
Зарождение окисного покрытия начинается обычно у основания пор или микровпадин на поверхности алюминия. При этом покрытие растет до тех пор, пока имеется возможность поступления кислорода в кристаллическую решетку алюминия. В основании поры образуется окисная ячейка. [19]
Различают твердые растворы ограниченные и неограниченные. Так, например, алюминий с медью образует ограниченный твердый раствор, так как в кристаллической решетке алюминия может раствориться не более 5 7 % меди. Медь же с никелем образует неограниченный твердый раствор, так как, имея общую кристаллическую решетку, они неограниченно растворяются друг в друге. [20]
Вообще-то алюминий химически весьма активен, но это качество подавляется сплошной броней в виде окисной пленки, в которую металл мгновенно облачается на воздухе. Пленка толщиной всего 0 2 мкм, но она плотна, непориста и, главное, накрепко сцеплена с металлом, так как нижние слои ее повторяют строение кристаллической решетки алюминия. Вот почему так успешно защищается высокочистый металл от атакующих химических агентов - множества кислот, органических и неорганических, щелочей, морской воды, воздуха с его загрязнениями. Картина резко меняется от присутствия примесей в алюминии, особенно если это медь, ртуть, железо, магний. В местах контакта металла с примесями возникают гальванические микропары, они образуют газы, взрыхляющие окисную пленку. Появляется сетка микротрещин, где вершит свое черное дело коррозия. И чем больше примесей, тем слабее сцепление пленки с алюминием, тем скорей развивается коррозия. [21]
Искажение кристаллической решетки алюминия вследствие ее пересыщения медью приводит к повышению прочности и твердости сплава. Когда закаленный сплав находится на воздухе, в нем самопроизвольно протекают процессы, изменяющие структуру. Атомы меди, стремясь выделиться из кристаллической решетки алюминия, группируются в отдельных ее участках, равномерно распределенных по всему объему сплава. Это увеличивает искажение кристаллической решетки и повышает твердость и прочность сплава. В местах скопления атомов меди образуется кристаллическая решетка СиА12, в которой атомы А1, находящиеся по границе, одновременно входят в структуру кристаллической решетки CuAls и кристаллической решетки алюминия. Образование такой структуры ведет к дальнейшему искажению кристаллической решетки алюминия и, как следствие, к упрочнению сплава. [22]
Сплавы, упрочняемые термической обработкой, содержат около 4 % меди. Быстрым охлаждением в воде фиксируется пересыщенный твердый раствор, который, будучи неустойчивым, претерпевает явление старения. При выдержке до пяти суток на воздухе ( естественное старение) атомы меди в растворе собираются в узлах кристаллической решетки алюминия, искажая пространственную решетку, что способствует упрочнению сплава. [23]
Описанные выше, в § 81, явления характерны для металлов. Как показывают рентгеноскопические исследования, металлы в обычном состоянии представляют собой совокупность хаотически расположенных относительно друг друга мелких кристалликов. Известно, что в кристаллах атомы располагаются в определенном порядке, образуя кристаллическую решетку. Например, кристаллическая решетка алюминия состоит из совокупности одинаковых ячеек, прилегающих другчк другу. Каждая ячейка решетки представляет собой куб, по углам которого расположены атомы, причем в центре каждой грани куба находится еще один атом. Такое строение кристаллической решетки называется кубической решеткой с центрированными гранями. [24]
Изложенные выше результаты нельзя объяснить в рамках простой теории, однако они позволяют получить общие представления о механизме. Очевидно, что связь молекул газа с поверхностью вызывается скорее физическими, чем химическими силами, и поэтому не наблюдается существенных различий в поведении инертных газов и таких газов, как кислород и азот. Однако наблюдаемые величины энергий связи много больше тех, которые могут быть обусловлены просто силами Ван-дер - Ваальса. В случае металлов наиболее вероятно, что ионы, обладающие кинетической энергией, проникают в глубь самого металла на несколько атомных слоев и, таким образом, захватываются кристаллической решеткой. Юнг [4] показал, что проникновение ионов водорода и гелия в кристаллическую решетку алюминия увеличивается приблизительно линейно с ростом энергии в интервале от 1 до 10 кэв. При энергии порядка 1 кэв они проникают на глубину, примерно равную 10 - 5 мм, что соответствует 50 атомным слоям. Поэтому вполне допустимо предположение о том, что в описанных выше опытах ионы, обладающие энергией порядка 1 кэв, проникают в глубь металла на несколько атомных слоев. Замена одного адсорбированного слоя другим при последующей бомбардировке ионами ( рис. 4) указывает на то, что ион, проникающий в кристаллическую решетку, способен выбить предварительно адсорбированную молекулу, находящуюся в непосредственной близости. Таким образом, при продолжительной бомбардировке в конце концов создаются условия динамического равновесия, когда скорости адсорбции и десорбции становятся равными. [25]
Искажение кристаллической решетки алюминия вследствие ее пересыщения медью приводит к повышению прочности и твердости сплава. Когда закаленный сплав находится на воздухе, в нем самопроизвольно протекают процессы, изменяющие структуру. Атомы меди, стремясь выделиться из кристаллической решетки алюминия, группируются в отдельных ее участках, равномерно распределенных по всему объему сплава. Это увеличивает искажение кристаллической решетки и повышает твердость и прочность сплава. В местах скопления атомов меди образуется кристаллическая решетка СиА12, в которой атомы А1, находящиеся по границе, одновременно входят в структуру кристаллической решетки CuAls и кристаллической решетки алюминия. Образование такой структуры ведет к дальнейшему искажению кристаллической решетки алюминия и, как следствие, к упрочнению сплава. [26]
Искажение кристаллической решетки алюминия вследствие ее пересыщения медью приводит к повышению прочности и твердости сплава. Когда закаленный сплав находится на воздухе, в нем самопроизвольно протекают процессы, изменяющие структуру. Атомы меди, стремясь выделиться из кристаллической решетки алюминия, группируются в отдельных ее участках, равномерно распределенных по всему объему сплава. Это увеличивает искажение кристаллической решетки и повышает твердость и прочность сплава. В местах скопления атомов меди образуется кристаллическая решетка СиА12, в которой атомы А1, находящиеся по границе, одновременно входят в структуру кристаллической решетки CuAls и кристаллической решетки алюминия. Образование такой структуры ведет к дальнейшему искажению кристаллической решетки алюминия и, как следствие, к упрочнению сплава. [27]
Упрочняемые термической обработкой сплавы ( дуралюмины) характеризуются сочетанием высокой прочности и пластичности. Закалкой фиксируется перенасыщенный твердый раствор на базе алюминия. Выделяющаяся из раствора при старении 0-фаза ( СиА12, а в сплавах системы А1 - Си-Mg - CuMgAl2), приводит к резкому упрочнению сплавов. Максимум прочности достигается при содержании 4 % меди и 1 % магния. В начальный период старения образуются зоны повышеннрй концентрации меди - так называемые зоны Гинье - Престона. В этих зонах кристаллическая решетка алюминия искажена, вследствие чего в кристаллах возникают большие напряжения, что увеличивает прочность и твердость материала. Дальнейшее увеличение выдержки или повышение температуры старения приводит к укрупнению зон, а затем к выделению мельчайших частиц 0-фазы и завершению процесса дисперсионного упрочнения. [28]
В США дуралюмин известен под маркой 178 Американской алюминиевой компании. Этот состав является средним составом дуралюмина, применяемого и в Европе. Дуралюмин не обладает хорошими литейными свойствами, и получение из этого сплава высококачественного слитка представляет известные затруднения. На фасонное литье он не употребляется, с одной стороны, вследствие низких литейных свойств, с другой стороны, термообработка литых деталей не дает такого улучшения механич. Горячая прокатка дуралюмина также сопряжена с затруднениями вследствие возможности появления трещин на поверхности. Поэтому первоначальные обжатия слитка требуют точного соблюдения установленного режима, холодная прокатка сплавов идет утке значительно легче. Указанные недостатки не являются непреодолимыми, а возможность получения высокой прочности после прокатки соответствующей термообработки открывает широчайшие области для применения этого сплава. Термообработка дуралюмина состоит в том, что нагревом до соответствующей темп-ры переводятся в твердый раствор соединения СиА12 и Mg2Si; последующее аа этим охлаждение ведется с такою скоростью, чтобы на время закрепить твердый раствор. Эта скорость относительно невелика: достаточно охлаждения в горячей воде или в струе холодного воздуха. Наличие огромного количества этих мельчайших соединений и те искажения, к-рые они вносят в расположение частиц в кристаллической решетке алюминия, и являются повидимому причиной значительного - повышения твердости и сопротивления разрыву. Изменение свойств при комнатной темп-ре идет медленно. Как показали многочисленные исследования, темп-ры отпуска являются далеко не безразличными и для получения оптимальных условий в смысле получения высоких механич. Наивыгоднейшими условиями термообработки следует считать ( А. Механические качества отожженного после прокатки листового дуралюмина в среднем таковы: предел текучести 5 - 1 кг / мм2, сопротивление разрыву 16 - 22 кг / ммг. [29]
Страницы: 1 2