Метали
Металами наз речовини, які мають кристалічну будову, специфічний металевий блиск, пластичність, високу електро- і теплопровідність.
Найпоширеніші в природі метали – це алюміній (8,8%)залізо (4,6%). Метали поділяються на 2 групи чорні та кольорові. До чорних нал залізо і сплави на його основі (сталь, чавун). Займають важливе місце в промисловості завдяки невисокій вартості, добрим технологічним і механічним властивостям. Недоліками є висока густина та низька корозійна тривкість. Кольоровими вважаються всі ін метали крім чорних. Серед них найбільше значення мають алюміній, мідь, магній, титан, нікель, свинець, цинк, олово, молібден, вольфрам, кобальт, цирконій.
Класифікація металів
В основі прийнятої в техн. літературі класифікації металів є деякі їх спільні фізико-хім властивості, зокрема температура плавлення, густина, електропровідність, корозійна тривкість, радіоактивність тощо. За температурою плавлення метали поділяють на легкоплавкі, тугоплавкі. До легкоплавких нал цезій, калій, натрій, літій, олово, свинець, цинк. Тугоплавкі хром, ванадій, цирконій, молібден. Широко застосовуються в металургії сталі як легувальні елементи, а також для виготовлення на їх основі спеціальних сплавів з високою температурою плавлення. Густина у металу виступає на перший план у випадку виготовлення сплавів для авіації, космічної техніки і наземних транспортних засобів. Залежно від густини розрізняють легкі, важкі метали. Шляхетні метали: золото, срібло, платина, осмій, іридій, паладій, рутеній, корозійнотривкі, пластичні, мають гарний зовнішній вигляд. Радіоактивні (уран, торій, плутоній, полоній, францій, радій) викор для ядерних технологій та в контрольно-вимірювальних приладах.
Кристалічна будова металів
Крист будова характеризується закономірним, геометрично правильним розташуванням атомів(іонів) у просторі. Виділимо в просторовій ґратці кристалу такий об’єм, що дає уявлення про будову всього кристалу і назвемо цей об’єм елементарною кристалічною коміркою.
Отже, елементарною кристалічною коміркою називається такий найменший об’єм, який дає нам уявлення про взаємне розташування атомів у всьому кристалі. Переважна більшість металів має одну з перелічених нижче елементарних кристалічних комірок: кубічну об’ємноцентровану, кубічну гранецентро- вану, гексагональну щільно укладену. В елементарній кристалічній комірці об*ємноцентрований куб (ОЦК) вісім атомів розташовано на перетині ребер куба і один — на перетині його діагоналей. Елементарну кристалічну комірку характеризують: параметр, кількість атомів, що припадає на одну елементарну комірку, коефіцієнт компактності та координаційне число. Параметр кристалічної комірки — величина, яка визначає її лінійні розміри. Очевидно, що для кубічної комірки параметром є довжина ребра куба а, яка вимірюється в нанометрах (нм). Кількість атомів, що припадає на одну елементарну комірку, для випадку об’ємноцентрованого куба можна визначити так. Кожен атом, що розташований на перетині ребер куба, належить одночасно 8 елементарним коміркам. Таких атомів у комірці вісім. Атом, що є в центрі комірки, належить тільки їй. Тому кількість атомів, яка припадає на одну елементарну комірку ОЦК, становить (1/8)-8 +1=2. Коефіцієнт компактності комірки визначають як відношення об’єму, зайнятого атомами в межах куба, до об’єму куба. При розрахунках атоми розглядають як жорсткі кулі, що дотикаються між собою. У випадку об’ємноцентрованого куба це значення дорівнює 0,68. Координаційне число — це кількість атомів, розташованих на найближчих і однакових відстанях від будь-якого атома в ґратці. Що менше координаційне число, то менший коефіцієнт компактності комірки. Елементарна кристалічна комірка гранецентрований куб (ГЦК) має вісім атомів на перетині ребер і шість атомів — на перетині діагоналей граней куба. Така будова властива для свинцю, нікелю, срібла, золота, платини, у-заліза та інших металів. Коефіцієнт компактності комірки для ГЦК становить 0,74, координаційне число — К12 (атоми 1...12) є на найменшій і однаковій відстані від атома А, який є в центрі грані. У гексагональній щільноукладеній комірці (ГЩУ) атоми розташовані в кутах і в центрі основ шестигранної призми, а три атоми — між її основами. Таку комірку мають магній, а-титан, кадмій, реній, осмій, рутеній, цинк, берилій та інші метали. Параметрами гексагональної щільноу кладеної комірки є її висота с і довжина а грані при с/а = 1,633. Коефіцієнт компактності комірки становить 0,74, координаційне число — 12 (Г12).
