Что такое поликристаллический металл

Обновлено: 07.07.2024

агрегат мелких монокристаллов разл. ориентации (крист. зёрен). Большинство тв. тел (минералы, металлы, сплавы, керамики и др.) имеют поликрист. строение. Св-ва П. обусловлены ср. размером зёрен (от 1— 2•10-6 м до неск. мм), их ориентацией и межзёренными границами. Если зёрна ориентированы хаотически, а их размеры малы по сравнению с размером П., то в П. не проявляется анизотропия св-в, характерная для монокристаллов. Если есть преимуществ. кристаллографич. ориентация зёрен, то П. явл. текстурированным (см. ТЕКСТУРА) и в этом случае он обладает анизотропией. Наличие межзёренных границ существенно сказывается на физ., особенно механич. св-вах П., т. к. на них происходит рассеяние электронов проводимости и фононов, торможение дислокаций, зарождение трещин и т. п.

П. образуются при кристаллизации, полиморфных превращениях (см. ПОЛИМОРФИЗМ), а также в результате спекания крист. порошков. При длительном отжиге металлич. П. происходит преимуществ. рост отд. зёрен за счёт других (рекристаллизация), приводящий к образованию крупнозернистых П. или монокристаллов.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1983 .

- агрегат мелких монокристаллов разл. ориентации, наз. кристаллитами, блоками или кристаллич. зёрнами. Свойства П. обусловлены как самими монокристаллич. зёрнами, их ср. размером (от межзёренными границами. Если зёрна малы и ориентированы хаотически, то в П. не проявляется анизотропия свойств, характерная для монокристаллов. Если есть преимуществ, ориентация зёрен, то П. является текстурированным и обладает анизотропией (см. Текстура).

Обычно в П. имеется большое кол-во дислокаций и точечных дефектов ( вакансий, примесных и межузель-ных атомов). Диффузия дефектов вдоль межзёренных границ отличается от диффузии через кристаллич. зёрна. Межзёренные границы могут служить "источниками" и "стоками" вакансий, "ловушками" для примесей, местами закрепления дислокаций. Граница раздела 2 зёрен, разориентированных на малый угол, представляет собой "стенку" из параллельных дислокаций.

Межзёренные границы влияют на механич. свойства П. (см., напр., Пластичность кристаллов), а также на процессы переноса, т. к. на этих границах происходит рассеяние электронов проводимости, фононов. Это особенно существенно при низких темп-pax, когда длины свободного пробега квазичастиц велики.

Наличие межзёренных границ приводит к тому, что энергия П. выше, чем в монокристалле из тех же частиц, т. е. П. представляет собой метастабильное состояние твёрдого тела. Однако при затвердевании вещества, если не принимать спец. мер по соблюдению однородности, то, как правило, образуется именно П., а не монокристалл (см. Кристаллизация). Поэтому большинство твёрдых тел (минералы, металлы, сплавы, керамики и др.) находятся в поликристаллич. состоянии. П. образуются также при спекании кристаллич. порошков. При длит. обжиге металлич. П. происходит преимуществ, рост отд. зёрен за счёт других ( r е-кристаллизация), приводящий к образованию крупнозернистых П. или монокристаллов.

П. можно использовать для определения кристаллич. структуры соответствующих монокристаллов: при облучении П. монохроматич. пучком проникающих частиц (рентгеновских квантов, нейтронов) наличие разориентированных монокристаллич. блоков фактически эквивалентно сканированию по углу и позволяет восстановить обратную решётку монокристалла (см. Дебая- Шеррера метод, Рентгенография материалов, Нейтронография структурная).

Лит. см. при ст. Кристаллы. А. Э. Мейерович.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1988 .

Поликристаллическое (зернистое) строение материалов

Кристаллический материал может представлять собой единый, относительно крупный кристалл, который принято называть монокристаллом, а может состоять из множества мелких кристалликов, образующих некоторую целостность. Подобное строение материалов называют поликристаллическим или зёрнистым.

Поликристаллическое, т.е. зернистое строение наблюдается, в частности, у металлов и сплавов, затвердевших в обычных условиях. Каждое отдельное зерно поликристаллического металла или сплава является микроскопическим кристалликом неправильной формы. Размер зёрен колеблется в пределах от десятых долей микрона до нескольких миллиметров. Зёрна отделены друг от друга поверхностью раздела или границей, представляющей собой переходной слой, толщиной порядка 5-10 межатомных расстояний. На протяжении границы кристаллическая структура одного зерна плавно переходит в кристаллическую структуру соседнего зерна. Порядок расположения атомов на границах зёрен сильно нарушен. Угол разориентации кристаллических решёток в соседних зёрнах (угол α) является произвольным (рис 2.). Другими словами, зёрна случайным образом ориентированы в пространстве.

α- угол разориентации кристаллических решёток

в соседних зёрнах.

Рис. 2. Ориентация кристаллических решёток в соседних зёрнах.

Сами зёрна состоят из фрагментов, которые в свою очередь делятся на блоки. Угол разориентации кристаллических решёток в соседних фрагментах не превышает 5º, а для соседних блоков составляет величину от нескольких минут до нескольких секунд.

Причиной зернистого строения металлов и сплавов является то, что они кристаллизуются сразу из нескольких центров. В начальный момент затвердевания в жидком расплаве появляются зародыши кристаллов, которые начинают расти. В следующий момент времени появляется очередная порция зародышей, которые также растут. И так до тех пор, пока весь материал не закристаллизуется. На заключительном этапе кристаллизации соседние кристаллики приходят в соприкосновение и мешают друг другу расти. Поэтому они приобретают неправильную форму – форму зёрен.

Если в процессе кристаллизации создавать специальные условия, когда подавляются все зародыши кроме одного или нескольких, удаётся вырастить относительно крупный монокристалл металла или сплава, который приобретает правильную форму. В противном случае формируется поликристаллическая структура материала.

Наблюдать зернистую структуру металлических материалов можно только в микроскоп при большом увеличении на специально подготовленных образцах. Эту, наблюдаемую в микроскоп зернистую структуру материалов, называют микроструктурой.

Поскольку металлы и сплавы являются непрозрачными материалами, то для изучения их микроструктуры необходим специальный металлографический микроскоп, работающий по принципу отражения световых лучей от доведённой до зеркального блеска, полированной поверхности образца. Для выявления зёрен полированную поверхность образца подвергают травлению, т.е. обрабатывают различными реактивами, в частности, кислотами. Кислота в первую очередь разъедает границы зёрен и на их месте появляются углубления, которые не отражают, а рассеивают свет, падающий на поверхность образца. В результате границы зёрен становятся видимыми и обнаруживаются под микроскопом в виде тёмных полосок. Образец металлического материала, специально подготовленный для изучения его микроструктуры, называют микрошлифом.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Поликристаллические металлы , имеющие кубическую решетку, при пластической деформации упрочняются подобно монокристаллам, по тому же самому закону упрочнения. В поликристаллических металлах с гексагональной решеткой, в которых скольжение идет главным образом по базисным плотноупакованным плоскостям, не происходит упрочнения за счет взаимодействия дислокаций на пересекающихся системах скольжения, и путь скольжения зависит от размеров зерна. [1]

Поликристаллические металлы , имеющие кубическую решетку ] при пластической деформации упрочняются подобно монокристал - лам, по тому же самому закону упрочнения. В поликристаллических металлах с гексагональной решеткой, в которых скольжение идет главным образом по базисным плотно-упакованным плоскостям, не происходит упрочнения за счет взаимодействия дислокаций на пересекающихся системах скольжения, и путь скольжения зависит от размеров зерна. [2]

Поликристаллические металлы с кубической решеткой, дефор-мирбванные в обычных условиях, в процессе возврата восстанавливают только часть свойств. И только в процессе рекристаллизации полностью восстанавливаются свойства, характерные для недеформированного состояния. [3]

Поликристаллическим металлам присущи различная ориентировка, анизотропия физико-механических свойств, дефекты строения отдельных зерен ( кристаллитов) в кристаллической решетке, а также наличие различных дефектов и примесей между ними. В таком случае, в напряженном металле даже при напряжениях, намного меньших макроскопического предела текучести ог, возникают локальные участки всестороннего растяжения или сжатия ( гидростатическое давление) в очагах микропластических деформаций, ускоряющих коррозионное растрескивание. [4]

Поликристаллическим металлам присущи различная ориентировка, анизотропия физико-механических свойств, дефекты строения кристаллической решетки отдельных зерен ( кристаллитов), а также наличие различных дефектов и примесей между ними. В таком случае в напряженном металле даже при напряжениях, намного меньших макроскопического предела текучести 0Т, возникают локальные участки всестороннего растяжения или сжатия ( гидростатическое давление) в очагах микропластических деформаций, ускоряющих коррозионное растворение. Величина гидростатического давления близка по порядку величине приложенного напряжения. [5]

Поликристаллическим металлам присущи различная ориентировка, анизотропия физико-механических свойств, дефекты строения отдельных зерен ( кристаллитов) в кристаллической решетке, а также наличие различных дефектов и примесей между ними. В таком случае, в напряженном металле даже при напряжениях, намного меньших макроскопического предела текучести аг, возникают локальные участки всестороннего растяжения или сжатия ( гидростатическое давление) в очагах микропластических деформаций, ускоряющих коррозионное растрескивание. [6]

Если пластически деформированный поликристаллический металл , содержащий остаточные напряжения, вследствие неоднородности пластической деформации отдельных составляющих или различно ориентированных зерен нагреть, то изменятся как величина пределов и модулей упругости, так и их соотношения. [7]

У поликристаллических металлов начальная анизотропия, как правило, отсутствует. [8]

Для поликристаллических металлов область обратимой адсорбции может быть более широкой, чем на ртути, так как граням одного и того же кристалла с различными кристаллографическими индексами соответствуют различные работы выхода, а следовательно, и различные нулевые точки. На практике, однако, наблюдается обычно обратный эффект-область потенциалов, внутри которой происходит адсорбция на твердых металлах в условиях их электроосаждения, оказывается уже, чем определенная из данных электрокапиллярных или емкостных измерений на ртути. [9]

У поликристаллических металлов хрупкое разрушение преимущественно происходит по границам зерен без предварительной пластической деформации. [11]

Для поликристаллических металлов , не имеющих аллотропных превращений, и для их сплавов механическое поведение при одних и тех же значениях гомологической температуры 0 / 0т оказывается примерно одинаковым. [12]

Неоднородность поликристаллических металлов в смысле неодинаковой ориентации различных зерен по отношению к действующим напряжениям приводит, с одной стороны, к отсутствию резкой границы между упругой и пластической областя. [13]

Способность поликристаллических металлов к значительным пластическим деформациям выражена обычно тем слабее, чем большей пластичностью обладают отдельные зерна. [14]

Для поликристаллических металлов область обратимой адсорбции может быть более широкой, чем на ртути, так как граням одного и того же кристалла: с различными кристаллографическими индексами соответствуют разные работы выхода, а следовательно, и разные нулевые точки. На практике, однако, наблюдается обычно обратная картина - область потенциалов, внутри которой происходит адсорбция на твердых металлах в условиях их электроосаждения, оказывается уже, чем определенная из данных электрокапиллярных или емкостных измерений на ртути. Появляется необходимость постоянного восполнения убыли поверхностно-активных веществ в прикатодном слое, в связи с чем важное значение начинает приобретать диффузия. [15]

Поликристаллы , не подвергавшиеся воздействию внешних полей ( упругих, электрических, магнитных), в среднем изотропны и элементов симметрии не содержат. Однако при воздействии на поликристалл упругих, электрических или магнитных полей характер симметрии поликристалла изменяется. В нем появляются элементы симметрии, вызванные внешним воздействием. Каждому элементу симметрии соответствуют определенные операции симметрии: отражения в [ плоскостях симметрии, вращения вокруг осей симметрии и др. Уравнения, описывающие различные явления, происходящие в поликристаллах, должны быть инвариантны относительно соответствующих операций симметрии. Мысленно выделим в поликристалле шарик, в пределах которого можно пренебречь изменением интенсивности намагничения. [1]

Поликристаллы , связанные с поликристаллическим заро-дышеобразованием. Новый кристалл может зародиться на контакте с исходным кристаллом благодаря адсорбции растворенного вещества па грани материнского кристалла. Но здесь возникает следующее затруднение: если адсорбция подразумевает присоединение молекулы к решетке, как описано в разделе VI.9 и др., то такой процесс будет только приводить к увеличению размеров исходного кристалла, но новые кристаллы, имеющие другую ориентацию решетки, образовываться не будут. Здесь, однако, есть возражение, поскольку зародышеобразование, несомненно, гораздо легче вызывается самим кристаллом растворенного вещества, чем кристаллом любого другого вещества. Между тем другие кристаллы могут иметь столь же хорошие, а то и еще лучшие адсорбционные свойства. Трудно понять, каким образом этот эффект может быть специфичным именно для данного кристалла, если не учитывать его упорядочивающего действия на адсорбируемые молекулы. [2]

Поликристаллы могут образовываться при срастании отдельных кристаллов, возникших в первый момент размножения при столкновении. [3]

Поликристалл принципиально отличается от монокристалла наличием в его структуре сетки высокоугловых границ. Если пренебречь другими возможными различиями ( концентрацией примесей, количеством макродефектов, субструктурой), то поликристалл можно рассматривать как совокупность произвольно ориентированных монокристаллов ( зерен), отделенных друг от друга высокоугловыми границами. При растяжении такого поликристалла внутри каждого зерна вдали от границ картина на начальных стадиях пластической деформациии в первом приближении должна быть такой же, как она была бы, если это зерно деформировать отдельно. Из-за разной ориентировки зерен деформация в них начинается неодновременно и развивается неоднородно. В первую очередь скольжение идет в благоприятно ориентированных зернах, внутри которых имеется система скольжения, где действуют максимальные касательные напряжения. В этих зернах, если они имеют достаточно большие размеры, некоторое время может наблюдаться типичное легкое скольжение, сопровождающееся, в частности, появлением длинных тонких линий на их поверхности. Однако макроскопическое удлинение образца за счет легкого скольжения практически невозможно. Благоприятно ориентированных зерен обычно относительно мало, и они разобщены. Для того, чтобы деформировался весь образец, необходимо участие в деформации большинства зерен по крайней мере, какой-то их сплошной цепочки, простирающейся от одного конца образца до другого. Следовательно, нужно обеспечить передачу деформации от одних зерен, относительно благоприятно ориентированных, к другим, ориентированным относительно внешней силы менее благоприятно. [4]

Поликристаллы кубического нитрида бора превосходят по теплостойкости алмазы, быстрорежущую сталь, твердый сплав и минералокерамику. Сочетание таких уникальных физико-химических свойств позволяет применять эльбор - Р при обработке закаленных сталей, чу-гунов и различных труднообрабатываемых материалов. При этом достигается шероховатость поверхности 7 - 10-го классов, точность обработки 1 - 2-го классов. [5]

Поликристаллы , состоящие из случайно ориентированных мелких кристаллов, не подчиняются относительно простым соотношениям, полученным для монокристаллов. [7]

Поликристаллы на основе нитрида бора ( эльбор - Р, исмит 1, 2, 3, белбор и др.) получают синтезом из гексагонального и других модификаций нитрида бора. [8]

Поликристаллы исследуют методом Дебая - Шерера: порошок из множества беспорядочным образом расположенных кристаллов облучают при Х const. Полученные дебаеграммы регистрируют либо на плоскую, либо на цилиндрическую пленку. [10]

Поликристалл состоит из большого числа зерен с различно ориентированными кристаллическими решетками. Межзеренные границы ( МЗГ) называют болыиеугловыми, так как кристаллографические направления в соседних зернах образуют углы, достигающие десятков градусов. Большеугловые границы ( рис. 1.19) представляют собой переходный слой шириной 1 - - 5 нм. В нем нарушена правильность расположения атомов, имеются скопления дислокаций, повышена концентрация примесей. [12]

Поликристаллы часто обладают большинством свойств монокристаллов, конечно, исключая анизотропию свойств последних. Идентична ширина запрещенной зоны, а такие чувствительные к изменению структуры свойства, как например, электронная подвижность, иногда мало изменяются под воздействием границ зерен. [14]

Поликристаллы на основе алмаза и КНБ весом 0 5 кар и более производятся в основном путем спекания мелких порошков природных и синтетических алмазов или порошков из КНБ, под большим давлением и при высоких температурах. [15]

Поликристалл

агрегат мелких кристаллов (См. Кристаллы) какого-либо вещества, иногда называемых из-за неправильной формы кристаллитами или кристаллическими зёрнами. Многие материалы естественного и искусственного происхождения (Минералы, Металлы, Сплавы, керамики (См. Керамика) и т.д.) являются П. Свойства П. обусловлены свойствами составляющих его кристаллических зёрен, их средним размером, который колеблется от 1—2․10 -6 мкм до нескольких мм, кристаллографической ориентацией зёрен н строением межзёренных границ. Если зёрна ориентированы хаотически, а их размеры малы по сравнению с размером П., то в П. не проявляется Анизотропия физических свойств, характерная для монокристаллов. Если в П. есть преимущественная кристаллографическая ориентация зёрен, то П. является текстурированным (см. Текстура) и в этом случае обладает анизотропией свойств. Наличие границ зёрен существенно сказывается на физических, особенно механических, свойствах П., т.к. на границах происходит рассеяние электронов проводимости, Фононов, торможение дислокаций и т.п.

П. образуются при кристаллизации (См. Кристаллизация), полиморфных превращениях (см. Полиморфизм) и в результате спекания кристаллических порошков. П. менее стабилен, чем Монокристалл, поэтому при длительном отжиге П. происходит преимущественный рост отдельных зёрен за счёт других (Рекристаллизация), приводящий к образованию крупных кристаллических блоков.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Полезное

Смотреть что такое "Поликристалл" в других словарях:

поликристалл — поликристалл … Орфографический словарь-справочник

ПОЛИКРИСТАЛЛ — агрегат мелких монокристаллов разл. ориентации (крист. зёрен). Большинство тв. тел (минералы, металлы, сплавы, керамики и др.) имеют поликрист. строение. Св ва П. обусловлены ср. размером зёрен (от 1 2•10 6 м до неск. мм), их ориентацией и… … Физическая энциклопедия

поликристалл — сущ., кол во синонимов: 1 • кристалл (17) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

Поликристалл — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей … Википедия

Поликристалл — [polycrystal] агрегат мелких кристаллов какого либо вещества, иногда называемых из за неправильной, формы кристаллитами или кристаллическими зернами. Многие материалы естественного и искусственного происхождения (минералы, металлы, сплавы,… … Энциклопедический словарь по металлургии

поликристалл — polikristalas statusas T sritis chemija apibrėžtis Kristalinis kūnas, susidedantis iš daugelio netvarkingai išsidėsčiusių kristalų. atitikmenys: angl. polycrystal rus. поликристалл … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

поликристалл — polikristalas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. polycrystal vok. Polykristall, m rus. поликристалл, m pranc. polycristal, m … Fizikos terminų žodynas

ПОЛИКРИСТАЛЛ — твёрдое тело, состоящее из множества мелких кристаллитов (зёрен), чаще всего не имеющих правильной кристаллич. огранки. Кристаллич. решётки соседних зёрен обычно разориентированы на углы, измеряемые градусами и десятками градусов. П. являются… … Большой энциклопедический политехнический словарь

поликристалл — поликрист алл, а … Русский орфографический словарь

поликристалл — (2 м); мн. поликриста/ллы, Р. поликриста/ллов … Орфографический словарь русского языка

Читайте также: