Anyagtudomány

KRISTÁLYR. OSZTÁLYOZÁSA: Bravais-féle alaprendszer alapjánLegfontosabbak:

- köbös- tetragonális- hexagonális

VONALMENTI ATOMSŰRŰSÉG Pvonal: Nvonal/lSÍKBELI ATOMSŰRŰSÉGPsík:Nsík/ATÉRBELI ATOMSŰRŰSÉGP-fe= N-fe/V

POLIMORFIZMUS ÉS ALLOTRÓPIA: Polimorfizmus: különböző hőmérséklet tartományban más kristályrendszer szerinti kristályosodás,azaz többalakúságA fémek polimorfizmusa az allotrópia.

TAMMANN 3:a két alkotó egymást folyékony állapotban korlátlanul oldja, primeren kristályosodó fázisok száma három, a két alkotó szilárd állapotban nem oldja egymást, az ötvözet peritektikus reakcióval egy folyékony és egy szilárd fázisra bomlik, az ötvözetben eutektikum is keletkezik

Eutektikum,eutektoid tul-ai:Alapvető,hogy milyen a beágyazó és milyen a beágyazott:Ha a beágyazó alakítható,az eutektikum is alakítható, ha a beágyazó rideg,az eutektikum sem alakítható,lágy alakítható esetén az alakíthatóság befolyásolja a beágyazott fázis mérete,alakja, mennyisége és Rendszám: az elemek

periódusos rendszerbeli helye,az adott elem atommagjában helyet foglaló protonok számaFőkvantumszám: jellemzi az elektronok fő energia szintjeit

ALAPVETŐ KRISTÁLYTANI PARAMÉTEREK:Rácselemhez tartozó atomok száma NAtomsugár és a rácsparaméter kapcsolata a=a(r)Térkitöltési tényező T = Va/CaKoordinációs szám K(bármely atom környben vele érintkező, azonos távban lévő atom száma)

REÁLIS KRISTÁLYOKJELLEMZŐI:Felépítésük korántsem tökéletes, különféle rácshibák, rácsrendezetlenségek zavarják meg az ideális felépítést, következménye szerkezet-érzékeny tulajdonságok

RUGALMAS ALAKVÁLTOZÁS:Az alakváltozás során az atomok ugyanazon atomok szomszédságában maradnak, az atomok eredeti rácsukból nem lépnek ki, a külső terhelés megszüntetése után az atomok eredeti állapotukba visszatérnek, azaz reverzibilis az alakváltozás

FÁZISOK ÉS SZÖVETELEMEK:Gáznemű -Folyékony -Színfém színfémSzilárd szilárdFémes vegy. fémes vegy

- eutektikum- eutektioid

GÁZ HALMAZÁLLAPOT: Semmiféle atomos rendezettség nem érvényesül, az atomok statisztikusan rendezetlenül helyezkednek el, rendszertelen a mozgásuk(kinetikus gázelmélet), a részecskék kitöltik a rendelkezésre álló helyet, a köztük ható kötőerők rendkívül gyengék

KÖBÖS KR ELEMZÉSE:Primitív: N=1, T=0,52, K=6, a=2r, elemek: PTérközepes: N=2, T=0,68 , K=8 a=4r/gyök3, Elemek: alfa-Fe, Cr,WLapközepes: N=4, T= 0,74, K=12, a=4r/gyök2, elemek: Al, Au

RÁCSHIBÁK:Pontszerű,nulla dimenziós: vakanciák(üres rácshely), interstíciós atomok, szubsztitúciós atomok (helyettesítéses, rácspontban helyettesítjük az idegen atomok), interstíciós atomok(idegen atom kerülhet be a rácspontok közti hézagokba)

KÉPLÉKENY ALAKVÁLTOZÁS: Az atomok kilépnek eredeti rácsukból, nem maradnak eredeti szomszédjaik környezetében, nem tudnak visszatérni eredeti rácsukban a terhelés után, maradó az alakváltozás, az alakváltozás irreverzibilis folyamat

KRISTÁLYOSODÁS FOLYAMATA:

KÉTALKOTÓS ÖTVÖZETEK:Fogalma:olyan ötvözet,melyben 2 alkotó szerepel és fémes elem az alapötvöző. Az alkotók:- Alapfém,alapötvöző- A másik alkotó az ötvözőelem

FOLYADÉK HALMAZÁLL.Rövidtávú atomos rendezettség jellemzi,az atomok egymáshoz képest könnyen elmozdulhatnak, nem alaktartó, gyakorlatilag összenyomhatatlanok, térfogatuk nyomás hatására csak igen kis mértékben változik

HEXAGONÁLIS KR:Geometriai alakzata szabályos hatszögalapú hasáb, kristályszimmetriáját az ún. hexagonális reprezentáció tükröziPrimitív: pl Cd,Be, a lapközépen is tartalmas atomotTömött: pl Zn,Mg, ugyanolyan kristálytani síkokból áll,mint a lapközepes köbös

Vonalszerű,egydimenziós: diszlokáció(él és csavar), értelmezésük: beékelődött extrafélsíkkal szemléltethetők, nagyméretű rendezetlenséget okoznak a diszlokáció tengelye irányában, jellemzésük Burgers vektorral illetve Burgers körrel

ALAKVÁLTÓ MECHANIZMUS:- csúszási mechanizmus- alakítás ikerképződéssel- diffúziós kúszás- szemcsehatár elcsúszás- szemcserotáció- fázisátalakulás indukálta alakváltozás

FÉMES ÖTVÖZETEK:Ötvözet:olyan látszatra egynemű fémes anyag,amelyet 2 vagy több alkotó különböző módszerekkel való egyesítésével meghat. tulajdonságok elérése céljából állítunk előÖtvözés célja: olyan tul-ok biztosítása,melyek színfémekkel érhetők el

EGYENSÚLYI DIAGRAMLikvidusz(fölötte csak folyadék), szolidusz(szilárd áll. vonala), lik. és szol. között 2 áll. együtt

SZILÁRD HALMAZÁLL.:Részecskék helyváltoztató képessége minimális, atomos rendezettség szempontjából:- amorf szilárd: rövidtávú atomos rendezettség,pl az üveg- kristályos szilárd: hosszútávú atomos rendezettség

KRTANI SÍKOK ÉS IRÁNYOK:Síkok jelölésére szolgálnak a Miller-indexek, az irányok jelölésére a kristálytani irányvektorokat alkalmazzák, az eltérő kristályszimmetria miatt a köbös és hexagonális rendszer külön tárgyalása indokolt

Felületszerű, kétdimenziós:Szemcsehatár hiba, szubszemcsehatár hiba, fázishatár (koherens illetve inkoherens),ikerhatár,rézegződési hiba

CSÚSZÁSI MECHANIZMUS:Jellemzői:Az ún. csúszási síkokban történik(atomokkal legtömöttebb krtani sík), csúszási irányokban(atomokkal legtömöttebb krtani irány) egymáson való elcsúszással realizálódik, a ezek együtt csúszási rendszereket

Ötvözet előállítása:Folyékony állapotban való olvasztással (kivéve ha nem oldják egymást)Előötvözetek alkalmazásával (FeV,FeMo,FeCr)Szilárd állapotban való egyesítéssel (porkohászati úton, diffúziós ötvözéssel)

FÉMES KÖTÉSEK: Elsődleges kötések egyik típisa,fémes anyagok jellegzetes

kötési típusa, a fém-ionok

kitüntetett pontokban (az ún.

rácspontokban helyhez kötöttek), jó hő és villamos vezetőképesség, nagy a

KRTANI SÍKOK JELÖLÉSE KÖBÖS RENDSZERBEN: Ált. helyzetű sík: (r-r0)*n=0Tengelymetszetes alak x/a+y/b+z/c=1Miller index: 1. a sík önmagával párhuzamos eltolása,hogy a sík ne menjen át a KR kezdőpontján, 2. az a,b,c tengelymetszetek meghatározása, 3. a reciprok ér-

TERMODINAMIKAI ALAPFOGALMAK:Homogén rendszer: csak egynemű részek vannak jelenHeterogén : ha külön több nemű részek vannak jelenEgyalkotós: egy elemnek az atomjai vannak jelenTöbbalkotós :a rendszerben különféle elemek atomjai vannak

DISZLOKÁCIÓS MECHANIZMUS:A csúszási mechanizmus a diszlokációs mechanizmus révén realizálódik, a diszlokációk mozgásuk közben egymással reakcióba lépnek, jellemző új diszlokációk keletkezése, a diszlokációk sokszorozódása, számuk növekedése

Fémes ötvözetek alkotói: -az egyik alkotó az új. alapötvözö,amely mindig fémes elem( Fe,Cr,V,Mo,W)- a másik alkotó lehetfémfémtermészetű elem(C,Si,Sb)nem-fémes elem(S,P)gáz(N2)

ELSŐDLEGES KÖTÉSEK:-fémes-ionos-kovalens

MÁSODLAGOS KÖTÉS:-gyenge,ún. van der Waals kötés

tékek előállítása 1/a=h, 1/b=k 1/c=l, 4. a sík miller indexének kifejezése matematikai átalakítással a legkisebb egész számokkal (h k l)síkcsalád: a kristálytanilag egyenértékű síkok, tagjait azonos számoko permutációjával képzett Miller indexek írják le, jelölése {h k l}

Fázis (F) : a rendszer határfelülettel elválasztott részei, (a rendszer egymástól határfelülettel elválasztott olyan része, mely kémiai és fizikai, azaz halmazállapot és kristályszerkezet szempontjából egynemű.

ÚJRAKRISTÁLYOSODÁS:az újrakristályosodás során az alakítás következtében torzult nagyszámú diszlokációt tartalmazó fesz-kel terhelt kristályszerkezetről,szemcseszerk-ről újrakristályosodási csírákból kiindulva új részarányos fesz-től mentes újrakristályosodott szemcseszerkezet jön létre

ALKOTÓELEMEK KAPCSOLATA:-szilárd oldat,ha az alkotók szilárd állapotban is oldják egymást-fémes vegyület,ha az alkotók kémiai reakcióba lépnek egymássaleutektikum(eutektoid),ha egyiket sem képeznek az alkotók FÉMEK:

Fémes fény, karakterisztikus szín,jó hő és villamos vezetőképesség,kristályos szerkezet, hosszú távú atomos rendezettség,nagy szilárdság,jó alakíthatóság, fő csoportjaik: vas-alapú fémek, nem-vas fémek, különleges fémek,fémes ötvözetek (nehezen olvadó,szuperötvözet)

KRTANI SÍKOK JELÖLÉSE HEXAGONÁLIS RBEN:A négy koordinátás jelölést alkalmazzuk (h k i l), ezeket Miller-Bravais indexnek nevezzük, meghatározás a köbösnél ismertetett lépések szerint, az indexeknek redundanciája van, azaz h+k=-i

Állapottényezők: Hőmérséklet(T), nyomás(p), fajtérfogat(V), koncentráció(c),Szabadságfok(Sz): az állapottényezők azon száma, amelyet szabadon megváltoztathatunka rendszer egyensúlyának megzavarása nélkül

SZEMCSEDURVULÁS:Megvalósulása a szemcsehatár vándorlási mechanizmussal, a szemcsehatáron lévő atomokra a konkáv szemcsehatárú rács atomjainak vonzása nagyobb, szemcsehatárok görbületi középpontjaik felé mozdulnak el, egyes szemcsék mások rovására növekednek-> duplex szövet

SZILÁRD OLDATAz oldal kristályrácsa megegyezik az alkotók valamelyikének rácsával, az alkotók mikroszkópi képen nem megkülönböztethetők,homogén fázist képeznekTípusai: Szubsztitúciós szilárd oldatInterstíciós szilárt oldat

ANYAGOK KRISTÁLYOS SZERKEZETE:Hosszútávú atomos rendezettség, szabályos térbeli ismétlődés jellemziTÉRRÁCS: az a geometriai alakzat a kristályos szerkezetben, amelynek szabályos térbeli ismétlődésével hosszútávú atomos rendezettség is kialakulhat

KRTANI IRÁNYOK KÖBÖS RENDSZERBEN:1.az irány önmagával párhuzamos eltolása a KR középpontjába,2.az irány végpontjainak meghatározása,3. u v w számhármas meghatározása,4. irányvektor felírása [ u v w]krtanilag egyenértékű irányok iránycsaládot alkotnak <u v w>

GIBBS-FÉLE FÁZISSZABÁLY:

F+Sz=K+2 (bármely termodinamikai rendszerre)F+Sz=K+1 (metallográfiai rendszerre,mivel p=állandó)

Az eszményi, kétalkotós diagramok renszerezését Gustav Tammann végezte el, aki 8 alaptípust definiálva megalkotta az eszményi kétalkotós egyensúlyi diagramok Tammann-féle rendszerét

FÉMES VEGYÜLET:Alkotóelemei között kémiai vegyértéktörvény érvényesül, egyetlen az alkotók mindegykétől különböző fémes rács jellemzi,homogén fázist képeznekTípusai:Ion-vegyületekElektron-vegyületekInterstíciós-vegyületekRÁCSPONTOK: a térrács

azon kitüntetett pontjai, amelyben az atomok elhelyezkedhetnekELEMI CELLA: a kristályos szerkezet azon legkisebb eleme,amelyben a kristályos szerkezet minden fontos jellemzője megtalálható

KRTANI IRÁNYOK HEXAGONÁLIS RENDSZERBEN:Kristálytani irányok jelölésére 4 koordinátás leírás, (u v t w), a 4 koordinátás leírás miatt az indexeknek ez esetben is redundaciája van, azaz u+v= -t

KRISTÁLYOSODÁS ELEMI FOLYAMATA: -kristálycsírák keletkezése ( homogén= színfém saját olvadékában saját atomjai, hererogén= más anyag is jelen van)-kristálycsírák növekedése(mechanizmusok: szemcsés,dendrites,szterofilos)

TAMMANN 1:A két alkotó egymást folyékony állapotban korlátlanul oldja, a két alkotó szilárd állapotban egyáltalán nem oldja egymást, mivel a két alkotó sem szilárd oldatot, sem pedig fémes vegyületet nem képez,ezért a kristályosodás során eutektikum keletkezik

EUTEKTIKUM, EUTEKTOID: Amennyiben az alkotók sem szilárd oldatot,sem fémes vegyületet nem alkotnak az ötvözet két alkotó heterogén elegyévé,eutektikummá dermed.Az ilyen alkotók szilárd állapotban hasonló szerkezetű eutektoidot képeznek.

KRISTÁLYR-EK LEÍRÁSA:Bármely kristályr. leírható egyértelműen:-három iránnyal (x,y,z)-három irányban mért távolsággal(a,b,c)ezek a szükséges és elegendő paraméterek az ún. rácsparaméterek

MILLER INDEX ÉS IRÁNYVEKTOR KÖZTI ÖSSZEFÜGGÉS:Azonos számhármassal jellemezhető kristálytani sík merőleges az ugyanazon számhármassal jellemezhető irányra, azaz ha h=u, k=v, l=w, akkor az irány a sík normálisa

KRISTÁLYCSÍRÁK KELETKEZÉSE:Kristályosodási képesség: a kristályos anyagoknak az a képessége, hogy folyékony fázisukban növekedésre képes kristálycsírák képesek keletkezni , feltétele a rendszer összegezett szabad-entalpiájának csökkenése

Eutektikum,eutektoid jell-i:Heterogén szerkezet(kétalkotós rendszerekben kétfázisú), alkotóelemei mikroszkópi képen is jól elkülöníthetők,százalékos összetételük meghatározott, színfémekre jellemző állandó kristályosodási hőm-en kristályosodik, lehet lemezes vagy szemcsés szerkezetű