Период на кристалната решетка. Решетъчен период

Кристалната решетка се характеризира със следните основни параметри:

период на решетка;

· атомен радиус;

решетъчна енергия;

· координационен номер;

· базис и коефициент на компактност на решетката.

Решетъчен период е разстоянието между центровете на две съседни частици (атоми, йони) в решетъчна единична клетка (виж Фиг. 1.2, а, б). Периодите на решетката се изразяват в ангстрьоми (1 = 10 -8 cm). Параметрите на решетката на металите са в диапазона 0,2 - 0,7 nm и се определят чрез рентгенов дифракционен анализ с точност до третия, а при необходимост и до четвъртия или дори петия знак след десетичната запетая.

Под атомен радиус разбират половината от междуатомното разстояние между центровете на най-близките атоми в кристалната решетка на елемент при нормална температураи атмосферно налягане. Атомният радиус обаче не е постоянна величина, а варира в зависимост от редица фактори, най-важните от които са координационното число и вида на химичната връзка между атомите в кристала.

Енергия кристална решетка дефинирана като енергията, освободена по време на образуването на кристал от йони, атоми или други частици, които образуват кристала, когато първоначалното състояние на тези частици е газообразно. Свойствата на веществото, като точка на топене, модул на еластичност, якост, твърдост и т.н., зависят от стойността на енергията на решетката. Увеличаването на валентността на атомите води до увеличаване на енергията на решетката.

Координационен номер (ДА СЕ ), показва броя на атомите, които са на най-близкото и равно разстояние от всеки избран атом в решетката.

Решетъчна основа е броят на атомите на единична клетка на решетката.

Фактор на компактност (? ) на решетката се определя от съотношението на обема, зает от атомите ( Va ), към целия обем на решетката ( Vp ), т.е.


? = Va/Vp . Показано на фиг. 1.2 (отгоре) типовете кристални решетки схематично отразяват относителното разположение на атомите (йоните) в кристала. Ако условно считаме атомите за топки с еднакъв диаметър, тогава отдолу на фиг. 1.2 дава по-точна представа за действителното подреждане на атомите в bcc, fcc и hcp кристали

Пример: Гранецентрирана кубична решетка (фиг. 1.2, b) има осем атома във върховете и един атом в центъра на стените на куба. Нека дефинираме за него такива понятия като „координационно число“ и „основа“ на решетката.

Когато работим с единична клетка, не трябва да забравяме, че в истински кристал такава клетка е заобиколена от всички страни от други клетки и следователно не всички атоми, относително

принадлежащи на въпросната клетка принадлежат само на тази клетка. За да разберете това, се препоръчва да изобразите единична клетка върху карирана хартия и да прикрепите други клетки към нея от всички страни. Значението на такава конструкция се разкрива при решаването на конкретни проблеми.

От фиг. 1.2b е ясно, че минималното разстояние между атомите в fcc решетката е равно на половината от диагонала на лицето. След като прикрепихме други съседни клетки близо до който и да е връх на куба, изчисляваме координационното число: 8 елементарни клетки всъщност са прикрепени към всеки връх на куба; във всяка клетка на разстояние η По диагонала на лицето има три атома; всеки ръб обслужва две клетки, така че


2,8 ¸ 6 Å.

91. Разликата между температурите на топене и кристализация на металите се наричакритични температури.

92. Основни операции по термична обработка: темпериране, нормализиране,отгряванеИ

закаляване.

93. Ваканцията може да бъде висока,средно аритметичноИ къс .

94. Ваканционен троостит – фино дисперсна смесферитИ цементит.

Съвпада.

95. Метал: Условна група:

1. магнезий; А. благороден;

2. ванадий; Б. тежък;

3. никел; V. рядък;

4. платина; Ж. светлина;

1б; 2IN; 3Ж; 4А.

за производството му:

1. втулка на разпределителния вал; A. 60SHFA;

2. пружина на окачването; B. SCh10;

3. корпус на редуктора; В. Бр.О4П4С17;

4. фундаментна плоча; G. KCh30-6;

1IN; 2А; 3Ж; 4б.

97. Примеси в стоманата: Ефект на примесите върху свойствата на стоманата:

1. фосфор А. повишава крехкостта при

2. сяра ниски температури

3. Б. Манганът деоксидира вредните примеси

4. силиций Б. причинява червена чупливост

G. повишава силата

1 А; 2IN; 3Ж; 4б.

98. Структурен компонент на кристалната решетка:

желязо-въглеродни стомани:

1. ферит; A. сложни ромбични с

плътно опаковане на атоми;

2. аустенит; B. fcc, подредени въглеродни атоми

в центъра на лицата на куба;

3. цементит; B. BCC, въглероден атом в центъра.

1.IN; 2б; 3А.

99. Свържете температурите с трансформационните линии на диаграмата Fe 3 C:

1. 1499 °C; А. линия на евтектична трансформация;

2. 1147 °С; Б. линия на евтектоидна трансформация;

3. 727 °С. V. линия на перетектична трансформация.

1IN; 2А; 3б.

Заглавие Възможно съдържание

структура: въглерод, %:

1. аустенит; А. 0,8 ... 2,14;

2. ледебурит; В. 6,67;

3. перлит; V. 4.3;

4. цементит; G. 0,8;

1- А; 2 -IN; 3 - Ж ;4- б.

101. Критична точка на диаграмата Fe-C Температура, °C:

за чисто желязо:

3. A 3 V. 1401

1- Ж ; 2- IN; 3-б; 4-А

Инсталирай правилна последователност:

102. Закаляването на стомана U8 се извършва в следната последователност:

1. нагрят до температура 760 °C;

2. охлаждам във вода;

3. охлаждам на въздух;

4. съхраняват се в пещ при температура 760 °C. 1-4-2-3.

103. Последователност от етапи при карбуризиране на части в твърд карбуризатор:

1. поставяне на кутията във фурната и задържане за определено време;

2. почистване на частта от замърсяване;

3. пълнене на карбуризатора в кутията;

4. изолиране на повърхности, които не подлежат на циментиране;

5. затваряне на кутията с капак, намазване на краищата с огнеупорна глина;

6. охлаждане на кутията и изваждане на детайла;

7. поставяне на детайла в кутия;

8. предварителна обработка 8-2-4-7-3-5-1-6

104. Полиморфна модификация, която е стабилна при по-ниски температури, се означава с:

1. γ; 2. α; 3.δ; 4. β. 2-4-1-3

105. Посочете структурите в низходящ ред според тяхната твърдост:

1. ферит; 3. сорбитол;

106. Последователност на операциите при азотиране на части:

1. механична обработка за получаване на окончателен размер;

2. азотиране;

3. защита на площи, подлежащи на азотиране;

За най-простата идеална моноатомна кубична решетка това е просто разстоянието между съседните атоми. В общия случай това е най-малкото разстояние, при изместване на което решетката точно възпроизвежда първоначалния си вид, тоест във всеки от нейните възли има същите атоми, както преди изместването.


Фондация Уикимедия. 2010 г.

Вижте какво е "период на кристална решетка" в други речници:

    Дължина на ръба на единична клетка на кристална решетка. За най-простата идеална моноатомна кубична решетка това е просто разстоянието между съседните атоми. Като цяло това е най-малкото разстояние, на което решетката се измества точно... ... Wikipedia

    ПАРАМЕТЪР НА КРИСТАЛНАТА РЕШЕТКА- период на решетка и размер на кристалната решетка от порядъка на атомните размери. За кубична кристална решетка параметърът на кристалната решетка е равен на атомния диаметър d, за обемно центрирания куб тип 2d/√3, за... ... Металургичен речник

    Към първия период периодичната таблицавключват елементи от първия ред (или първия период) на периодичната система химически елементи. Структурата на периодичната таблица се основава на редове, за да илюстрира повтарящи се (периодични) тенденции в... ... Wikipedia

    КРИСТАЛНА КЛЕТКА- – характеристика на равновесното състояние твърдо(кристално) подреждане на атоми (йони) с периодична повторяемост в пространството. Магнитните минерали имат период на кристална решетка — елементарна клетка — по-малък от 1 nm. За… … Палеомагнитология, петромагнетология и геология. Речник-справочник.

    Уилям Хенри Брег Уилям Хенри Брег Да ... Уикипедия

    I Костта (os) е орган на опорно-двигателния апарат, изграден предимно от костна тъкан. Съвкупността от клетки, свързани (непрекъснато или непрекъснато) чрез съединителна тъкан, хрущял или костна тъкан, образуват скелета. Обща сумаК. скелет... ... Медицинска енциклопедия

    Тази статия се предлага за изтриване. Обяснение на причините и съответната дискусия можете да намерите на страницата на Уикипедия: За изтриване / 28 ноември 2012 г. Докато процесът на дискусия е ... Уикипедия

    Рок- (Скала) Скалата е колекция от минерали, които образуват независимо тяло в земната кора, като резултат природен феноменГрупи скали, магмени и метаморфни скали, седиментни и метасоматични скали, структура... ... Енциклопедия на инвеститора

    Този термин има и други значения, вижте Роден. Макс Борн Макс Борн ... Уикипедия

    Метал- (Метал) Дефиниция на метал, физически и Химични свойстваметали Определение на метал, физични и химични свойства на металите, приложение на метали Съдържание Съдържание Определение Срещане в природата Свойства Характерни свойства... ... Енциклопедия на инвеститора

1. Извършете рентгенови измервания и изчисления в съответствие с параграфи (1-10) на раздел 3.1.

2. Намерете стойностите за всеки ред на радиографията и въведете тези стойности в таблица 2.6 в колона 3.

Таблица 2.6

Изчисляване на периоди на решетка

3. Намерете поредица от връзки и въведете стойностите в колона 4.

4. Чрез сравняване на получената серия от числа с подобна серия, дадена в таблица 2.4, определете типа кристална решетка, чийто период трябва да се определи.

5. За установения тип кристална решетка използвайте таблица 2.3, за да определите индексите на смущение.

6. Използвайки няколко (3-5) линии от рентгенови дифракционни модели (с големи ъгли, ако е възможно), определете периода на кристалната решетка, като използвате израз (3).

7. Постройте графика и екстраполирайте стойността до .

8. Проверете правилността на определяне на вида на кристалната решетка, като изчислите броя на атомите за нея по формулата

Къде е атомното тегло на изследваното вещество; - обем на елементарна клетка; - плътност на изпитваното вещество; g – маса на 1/16 от масата на кислороден атом.

Таблица 2.7

Междуравнинни разстояния

Ал Au C (графит) Кр
2,33 1,00 2,35 1,00 3,38 1,00 2,052 1,00
2,02 0,40 2,03 0,53 2,12 0,05 1,436 0,40
1,43 0,30 1,439 0,33 2,02 0,10 1,172 0,60
1,219 0,30 1,227 0,40 1,69 0,10 1,014 0,50
1,168 0,07 1,173 0,09 1,227 0,18 0,909 0,60
1,011 0,02 1,019 0,03 1,15 0,09 0,829 0,20
0,928 0,04 0,935 0,09 1,12 0,01 0,768 0,70
0,905 0,04 0,910 0,07 1,049 0,01 0,718 0,10
0,826 0,01 0,832 0,04 0,991 0,03 0,678 0,40
0,778 0,01 0,784 0,04 0,828 0,01 0,642 0,30
а-Fe Ag Бъда Cd
2,01 1,00 2,36 1,00 1,97 0,2 2,80 0,40
1,428 0,15 2,04 0,53 1,79 0,14 2,58 0,30
1,166 0,38 1,445 0,27 1,73 1,00 2,34 1,00
1,010 0,10 1,232 0,53 1,328 0,12 1,89 0,20
0,904 0,08 1,179 0,05 1,133 0,12 1,51 0,25
0,825 0,03 1,022 0,01 1,022 0,12 1,486 0,18
0,764 0,10 0,938 0,08 0,983 0,02 1,400 0,03
0,673 0,03 0,915 0,05 0,963 0,06 1,310 0,27
0,638 0,03 0,834 0,03 0,955 0,06 1,286 0,02
Cu мо Nb Pb
2,08 1,00 2,22 1,00 2,33 1,00 2,85 1,00
1,798 0,86 1,57 0,36 1,65 0,20 2,47 0,50
1,271 0,71 1,281 0,57 1,34 0,32 1,74 0,50
1,088 0,86 1,114 0,17 1,16 0,06 1,49 0,50
1,038 0,56 0,995 0,23 1,041 0,10 1,428 0,17
0,900 0,29 0,908 0,07 0,950 0,01 1,134 0,17
0,826 0,56 0,841 0,23 0,879 0,06 1,105 0,17
0,806 0,42 0,787 0,03 0,775 0,02
0,735 0,42 0,742 0,14 0,736 0,01


Продължение на таблица 2.7

Si Та У Ni
3,12 1,00 2,33 1,00 2,23 1,00 2,038 1,00
1,91 1,00 1,65 0,20 1,58 0,29 1,766 0,50
1,63 0,63 1,346 0,30 1,29 0,71 1,250 0,40
1,354 0,18 1,165 0,05 1,117 0,17 1,067 0,60
1,242 0,25 1,045 0,05 1,000 0,29 1,022 0,10
1,104 0,40 0,954 0,03 0,913 0,06 0,884 0,02
1,039 0,35 0,881 0,05 0,846 0,34 0,812 0,20
0,916 0,13 0,745 0,11 0,791 0,16
0,723 0,10
0,681 0,10
Пт сн V Zr
2,25 1,00 2,91 1,00 2,14 1,00 2,78 0,81
1,95 0,30 2,79 0,80 1,51 0,07 2,56 0,20
1,382 0,16 2,05 0,32 1,236 0,20 2,44 1,00
1,178 0,16 2,01 0,80 1,072 0,03 1,88 0,18
1,128 0,03 1,65 0,24 0,958 0,03 1,61 0,18
0,978 0,01 1,48 0,24 0,875 0,01 1,46 0,18
0,897 0,03 1,45 0,20 0,810 0,03 1,36 0,15
0,874 0,02 0,759 0,01 1,343 0,10
1,298 0,16 0,714 0,01 1,282 0,05
1,20 0,20

Оборудване, устройства, материали

1. Рентгенови снимки на поликристални чисти метали.

2. Рентгенови очила, линийки.

3. Изчислителни таблици.

1. Определете веществото въз основа на данните за междуравнинните разстояния, получени чрез изчисляване на рентгеновата дифракционна картина.

2. Определете периода на кристалната решетка на идентифицирания метал (извършва се според указанията на учителя).

Регистрация на резултатите

Докладът се предава при доставката лабораторна работа, трябва да съдържа:

а) целта на работата;

б) схема за формиране на рентгенова дифракционна картина на поликристали в камера на Дебай;

в) експериментални резултати, обобщени в таблици 2.5 и 2.6.

7. Въпроси за сигурност

1. Грешки, които възникват при определяне на периода на решетка и междуравнинните разстояния и методи за тяхното отстраняване.

2. Методи за зареждане на филм в камера Debye, техните предимства и недостатъци.

Литература

1. Соловьов С.П., Хмелевская В.С. Физико-технически основи на материалознанието. - Обнинск. ЯДОХ. 1990. 100 с.

2. Горелик С.С., Расторгуев Л.Н., Скаков Ю.А. Рентгенов и електронен дифракционен анализ. – М.: Металургия. 1970. 368 стр.

РАБОТА №3

ИЗГРАЖДАНЕ НА ДИАГРАМИ НА СЪСТОЯНИЯТА ПО МЕТОДА НА ТЕРМИЧЕН АНАЛИЗ

Цел на работата

Запознайте се с метода на термичен анализ и експериментално изградете фазова диаграма.

Определяне на параметрите на единична кристална клетка във формата на паралелепипед с параметри на дължината на ръба а, b, ° С и с ъгли между ръбовете α, β, γ

Константа на решетката, или, което е същото, параметърът на решетката е размерът на елементарната кристална клетка на кристала. Като цяло единичната клетка е паралелепипед с различни дължини на ръбовете, обикновено тези дължини се означават като а, b, ° С . Но в някои специални случаи на кристалната структура дължините на тези ръбове съвпадат. Ако освен това ръбовете, излизащи от един връх, са равни и взаимно перпендикулярни, тогава такава структура се нарича кубична. Конструкция с два равни ръба под ъгъл от 120 градуса и трети ръб, перпендикулярен на тях, се нарича шестоъгълна.

Най-общо казано, параметрите на единична клетка се описват с 6 числа: 3 дължини на ръбове и 3 ъгли между ръбове, принадлежащи към един и същи връх на паралелепипеда.

Например единичната клетка на диаманта е кубична и има параметър на решетката 0,357 nmпри температура 300 К.

В литературата обикновено не се дават само всичките шест параметъра на решетката средна дължинаклетъчни ръбове и тип решетка.

Обем на елементарна клетка

Обемът на единична клетка може да се изчисли, като се знаят нейните параметри (дължини и ъгли на паралелепипеда). Ако три съседни ръба на клетка са представени като вектори, тогава обемът на клетката Vравно (с точност до знак) на тройното скаларно произведение на тези вектори (т.е. скаларното произведение на един от векторите и векторното произведение на другите два). Общо взето

V = a b c 1 + 2 cos ⁡ α cos ⁡ β cos ⁡ γ − cos 2 ⁡ α − cos 2 ⁡ β − cos 2 ⁡ γ . (\displaystyle V=abc(\sqrt (1+2\cos \alpha \cos \beta \cos \gamma -\cos ^(2)\alpha -\cos ^(2)\beta -\cos ^(2) \гама )).)

За моноклинни решетки α = γ = 90° и формулата се опростява до

V = a b c sin ⁡ β . (\displaystyle V=abc\sin \beta .)

За орторомбични, тетрагонални и кубични решетки ъгълът β също е 90°, така че

V = a b c . (\displaystyle V=abc.)

Слоести полупроводникови хетероструктури

Постоянността на параметрите на решетката на различни материали позволява да се получат слоести сандвичи от различни полупроводници с дебелина на слоя няколко нанометра. Този метод създава широка забранена лента във вътрешния слой на полупроводника и се използва при производството на високоефективни светодиоди и полупроводникови лазери.

Съвпадение на параметрите на решетката

Параметрите на решетката са важни при епитаксиалния растеж на тънки монокристални слоеве от друг материал върху повърхността на друг монокристал - субстрат. При значителна разлика в параметрите на решетката на материалите е трудно да се получи монокристалност и растеж на слоя без дислокации. Например, в полупроводниковата технология за отглеждане на епитаксиални слоеве от монокристален силиций, сапфирът (монокристал от алуминиев оксид) обикновено се използва като хетеросубстрат, тъй като и двата имат почти равни константи на решетката, но с различни видовесингония, за силиций - тип кубичен диамант, за сапфир - тригонален.

Обикновено параметрите на решетката на субстрата и слоя, който се изгражда, са избрани така, че да осигурят минимално напрежение в слоя филм.

Друг начин за съпоставяне на параметрите на решетката е методът за образуване на преходен слой между филма и субстрата, при който параметърът на решетката се променя плавно (например през слой твърд разтвор с постепенно заместване на атомите на субстратното вещество с атоми на нарасналия филм, така че параметърът на решетката на слоя твърд разтвор при самия филм съвпада с този параметър на филма).

Например слой от индиево-галиев фосфид със забранена лента 1,9 eVможе да се отглежда върху пластина от галиев арсенид, като се използва методът на междинния слой.

Вижте също

Бележки

  1. Р. В. Лапшин (1998). „Автоматично странично калибриране на скенери за тунелен микроскоп“ (PDF). Преглед на научни инструменти. САЩ: AIP. 69 (9): 3268–3276.