Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
1.4.Budowamateriałówinżynierskich
15
Ułożenieperiodycznejesttypowedlaatomówpowiązanychwiązaniamimetaliczny-
mi,jonowymilubkowalencyjnymi.Występujeonozwłaszczawmetalachiceramikach.
Narysunku1.14przedstawionoschematycznieułożeniaatomówwmiedzi(a),żelazie
(b)imagnezie(c).Wkażdymztychprzypadkówmożnawskazaćtakzwanąkomórkę
elementarną,przezpowielaniektórejotrzymujesiędowolniedużykryształdanegometa-
lu.Komórkielementarnedlapodstawowychmetaliróżniąsięgłównieodległościami
pomiędzynajbliższymiatomami,czylidługościąkrawędzikomórkowych.Natymsamym
rysunku(d)przedstawionotakżeschematrozmieszczeniaatomówwtlenkualuminium
Al2O3,któryjesttypowąceramiką.
Narysunku1.14pokazanotakżeułożeniaatomówwpolietylenie(e),któryjesttypo-
wymprzykłademmateriałupolimerowego,orazwstrukturzeamorficznej(f),wktórej
atomyzajmująprzypadkowepozycje.Biorącpoduwagęwcześniejszeuwaginatemat
wpływusiływiązań,możnasiędomyśleć,żekryształkimetaliiceramikoidealnymupo-
rządkowaniuatomówwykazujądużąwytrzymałość,którejnienależyoczekiwaćwprzy-
padkupolimerówzewzględunasłabewiązaniamiędzycząsteczkamiwęglowodorów.
Dużąwytrzymałośćpowinnywykazywaćtakżestrukturyamorficzne.Wartojednocześnie
zwrócićuwagęnafakt,żestrukturykrystaliczne,wodróżnieniuodamorficznych,mogą
byćpodatniejszenatrwałeodkształcenia,atozewzględunaichperiodyczność.Prze-
mieszczenieatomówjednegoszeregukomórekelementarnychwzględemdrugiegonie
zmieniabowiemsposobuułożeniaatomów.
Wykorzystywanewtechniceorazwystępującewprzyrodziemałepojedynczekrysz-
tałkimetaliiceramikmającharakterystyczną,periodycznąbudowę,którejcechymożna
zobrazowaćpoprzezpodaniekomórkielementarnejdanegomateriału.Periodyczność
ułożeniaatomówwtegotypukryształkachniesiekilkaważnychkonsekwencji.Jedną
znichjestanizotropiawłaściwości.Poszczególnekomórkielementarnetypowedla
znanychmateriałówinżynierskichcharakteryzująsięróżnymiodległościamipomię-
dzyatomamiwzależnościodkierunkupomiaru.Wprzypadkukomórkielementar-
nejokształciesześcianu,typowejdlawielumetali,najmniejszeodległościpomiędzy
atomamiwnarożachwynosząa,a(2)1/2oraza(3)1/2.Zewzględunateróżnice,należy
sięspodziewać,żemateriałyotakimułożeniuatomówbędąmiałyróżnewłaściwości
wkierunkunwzdłużkrawędzi”,npoprzekątnejściany”oraznpoprzekątnejsześcia-
nu”.Wszczególnościbędąwykazywałyróżnyopórprzypróbieliniowegowydłużenia
(lubskrócenia)wkażdymztychkierunków.Wrezultaciewłaściwościsprężystepoje-
dynczychkryształkówopisywanesąkilkomastałymi,maksymalnie21.Wprzypadku
takichmetali,jakzłoto,srebro,nikiel,miedź,aluminiumliczbatychstałychwynosi
3zewzględunadużąsymetriąukładuatomów.Posługującsiębardziejzaawansowanym
aparatemmatematycznym,właściwościsprężystepojedynczychkryształówmożnaopi-
saćzapomocątensoraczterowskaźnikowego,zwykleoznaczanegojakoCijkl.Wprzy-
padkukonkretnegoukładuwspółrzędnychkartezjańskich,tensortenmożnazredukować
dosymetrycznejmacierzyowymiarach6x6.Poszczególneelementytakiejmacierzy
opisująopórstawianyprzezkryształprzypróbiewydłużenia(skrócenia)wzdłużróż-
nychosiukładuorazodkształceniapolegającegonazmianiekątaprostegopomiędzy
dowolnymidwomaosiami(rys.1.15).
