KOLOKWIUM Z PNOMu – PYTANIA I ODPOWIEDZI
SPIS TREŚCI:
1.CZĄSTKI ELEMENTARNE MATERII: 2
2.PORÓWNANIE GĘSTOŚCI I WYTRZYMAŁOŚCI STOPÓW METALI I INNYCH MATERIAŁÓW INŻYNIERSKICH: 2
3.WADY BUDOWY KRYSTALICZNEJ: 3
4.PORÓWNANIE SIECI KRYSTALOGRAFICZNYCH A1, A2 I A3: 4
5.ORIENTACYJNE KOSZTY RÓŻNYCH GRUP MATERIAŁÓW ODNIESIONE DO 1KG: 5
6.SZKŁO METALICZNE: 6
7.DWUSKŁADNIKOWE UKŁADY RÓWNOWAGI FAZOWEJ: 6
8.UKŁAD RÓWNOWAGI FAZOWEJ ŻELAZO-WĘGIEL: 7
9.WIĄZANIA MIĘDZY ATOMAMI: 9
10.HISTORYCZNE ZNACZENIE MATERIAŁÓW: 10
11.ZAKAZ PAULIEGO: 10
12.LICZBY KWANTOWE: 11
1.Cząstki elementarne materii:
a) leptony – to cząstki elementarne, na które nie wpływają oddziaływania silne. Cząstki te to elektron e-, mion μ- i talon τ- (tau) – podlegające oddziaływaniom elektromagnetycznym i słabym.
b) kwarki – to cząstki elementarne, które nie są trwałe samodzielnie, lecz wchodzą w skład innych cząstek po dwa lun trzy. Rozróżnia się następujące kwarki: u (górny), d (dolny), c (powabny), s (dziwny), t (prawdziwy, wierzchołkowy), b (piękny, denny) i antykwarki np. antygórny, antydziwny. Charakteryzuje je ładunek elektryczny oraz liczby kwantowe zapachu i koloru.
c) elektrony – cząstki elementarne o ładunku elektrycznym -1,6·10-19 C
d) protony - cząstki elementarne o ładunku elektrycznym +1,6·10-19C
e) neutrony – cząstki elementarne elektrycznie obojętnie
f) nukleony – kwarki: górny o ładunku +⅔ i dolny o ładunku -⅓ wchodzą w skład nukleonów tj. protonów i neutronów.
2.Porównanie gęstości i wytrzymałości stopów metali i innych materiałów inżynierskich:
3.Wady budowy krystalicznej:
a) wady punktowe budowy krystalicznej:
wolne węzły – atomy opuszczają węzły sieci na skutek drgań cieplnych, powodują ekspansje sieci.
wakanse – wolne węzły w sieci krystalicznej, powodują wokół nich lokalne odkształcenia sieci przestrzennej kryształu zwane kontrakcją sieci.
b) wady liniowe budowy krystalicznej
dyslokacja śrubowa – dyslokacja śrubowa to defekt liniowy
struktury krystalicznej spowodowany przemieszczeniem
części kryształu wokół osi,
zwanej linią dyslokacji śrubowej,
wektor Burgersa dyslokacji śrubowej jest
równoległy do jej linii.
dyslokacja krawędziowa – dyslokacja krawędziowa stanowi krawędź ekstrapłaszczyzny, tj. półpłaszczyzny
sieciowej umieszczonej między nieco rozsuniętymi płaszczyznami sieciowymi kryształu
o budowie prawidłowej. W zależności od położenia dodatkowej
półpłaszczyzny dyslokacje mogą być dodatnie lub ujemne. Wokół dyslokacji krawędziowej występuje jednocześnie
postaciowe i objętościowe odkształcenie kryształu.
dyslokacja mieszana – to połączenie dyslokacji krawędziowej i śrubowej
c) wady powierzchniowe budowy krystalicznej
- granice międzyfazowe można podzielić na:
koherentne połkoherentne niekoherentne
Międzyfazowe granice koherentne (spojne) charakteryzują się dobrym dopasowaniem
sieci sąsiadujących faz, w przeciwieństwie do granic niekoherentnych. Częściowe dopasowanie wykazują granice półkoherentne, cechujące się występowaniem dyslokacji na granicy.
4.Porównanie sieci krystalograficznych A1, A2 i A3:
a) A1 - SIEĆ REGULARNA ŚCIENNIE CENTROWANA:
OPIS:
- 14 rdzeni atomowych (8 z nich znajduje się na narożach a 6 w geometrycznych środkach ścian bocznych sześcianu)
- liczba koordynacyjna dla atomów
sieci A1 wynosi 12
- liczba rdzeni atomowych
przypadających na jedną komórkę
sieciową wynosi 4
b) A2 - SIEĆ REGULARNA PRZESTRZENNIE CENTROWANA:
- 9 rdzeni atomowych (8 z nich znajduje się na narożach sześcianu a 1 w jego geometrycznym środku)
sieci A2 wynosi 8
sieciową wynosi 2
c) A3 - SIEĆ HEKSAGONALNA O GĘSTYM UŁOŻENIU ATOMÓW:
- 17 rdzeni atomowych (12 z nich znajduje się na narożach prostopadłościanu o podstawie sześciokąta foremnego, 2 w środkach geometrycznych podstaw, a 3 pozostałe są usytuowane symetrycznie
we wnętrzu elementarnej komórki sieciowe)
sieci A3 wynosi 12
5.Orientacyjne koszty różnych grup materiałów odniesione do 1kg:
6.Szkło metaliczne:
W szczególnych przypadkach – po zastosowaniu bardzo dużej szybkości
chłodzenia podczas krzepnięcia – metale mogą uzyskiwać strukturę amorficzną,
tj. bezpostaciową. Otrzymane w taki sposób materiały są nazywane szkłami metalicznymi. Szkło metaliczne, tak jak inne ciała amorficzne, ma strukturę pośrednią między
stanem krystalicznym a stanem ciekłym. W szkle metalicznym są uporządkowane
jedynie najbliżej sąsiadujące ze sobą atomy. Nie występuje natomiast wówczas
pełne prawidłowe rozmieszczenie przestrzenne wszystkich atomów, charakterystyczne
dla kryształów. Szkła metaliczne cechują się więc własnościami rożnymi od
kryształów metali, nie wykazując wszystkich cech dla nich charakterystycznych.
7.Dwuskładnikowe układy równowagi fazowej:
a) dwuskładnikowy układ równowagi fazowej o zupełnej rozpuszczalności składników w stanie stałym:
b) dwuskładnikowy układ równowagi fazowej o całkowitym braku
rozpuszczalności składników w stanie stałym z eutektyką:
c) dwuskładnikowy układ równowagi fazowej o ograniczonej
d) dwuskładnikowy układ równowagi fazowej o ograniczonej
rozpuszczalności składników w stanie stałym z perytektyką:
e) dwuskładnikowe układy równowagi fazowej o ograniczonej
zmiennej rozpuszczalności składników w stanie stałym:
f) dwuskładnikowy układ równowagi fazowej o ograniczonej
rozpuszczalności składników w stanie ciekłym z monotektyką:
8.Układ równowagi fazowej żelazo-węgiel:
· Ferryt roztwór stały graniczny węgla w żelazie (α)
· Austenit roztwór stały graniczny węgla w żelazie (γ)
· Perlit mieszanina eutektoidalna ferrytu i cementytu, zawierająca 0,77% C, występująca poniżej 727°C
· Ledeburyt mieszanina eutektyczna austenitu i cementytu, zawierająca 4,30% C, trwała w zakresie od 727 do 1148°C
· Ledeburyt przemieniony - mieszanina perlitu i cementytu, utworzona w wyniku przemiany austenitu z ledeburytu w perlit, trwała poniżej temperatury 727°C
· Cementyt - węglik złożony Fe3C
9.Wiązania między atomami:
a) wiązania pierwotne:
· wiązania jonowe - gdy elektrony walencyjne jednego atomu elektrododatniego są przyłączane przez drugi atom elektroujemny, powstaje wiązanie jonowe
· wiązania atomowe (kowalencyjne) - w przypadku atomów pierwiastków elektroujemnych -zwykle gazów – elektrony walencyjne pierwotnie rożnych atomów tworzą pary elektronów należące wspólnie do jąder dwóch atomów. Wiązania tworzone przez takie uwspólnione elektrony są nazywane atomowymi czyli kowalencyjnymi. Wiązania atomowe, poza gazami, występują także w substancjach stałych, takich jak np. Si, Ge i diament.
· wiązania metaliczne - wiązanie metaliczne występuje w dużych skupiskach atomów pierwiastków metalicznych, które po zbliżeniu się na wystarczająco małą odległość, charakterystyczną dla stałego stanu skupienia, oddają swoje elektrony walencyjne na rzecz całego zbioru atomów. Elektrony walencyjne przemieszczają się swobodnie pomiędzy rdzeniami atomowymi (jonami dodatnimi), tworząc tzw. gaz elektronowy, charakterystyczny dla wiązania metalicznego. Wiązanie metaliczne nie ma charakteru kierunkowego, jak pozostałe rodzaje wiązań. Rdzenie atomowe na skutek elektrostatycznego oddziaływania elektronów swobodnych dążą do jak najgęstszego wypełnienia przestrzeni.
b) wiązania wtórne:
· wiązania między chwilowymi dipolami - wiązania międzycząsteczkowe powstają w wyniku przyciągania siłami van der Waalsa, które występują między chwilowymi dipolami elektrycznymi, utworzonymi z atomów na skutek nierównomiernego rozkładu ładunków w ich chmurach elektronowych. Siły te powodują skraplanie gazów szlachetnych oraz łączą w stan stały cząsteczki, np. H2, F2, Cl2, N2, powstałe w wyniku wiązania atomowego.
· wiązania siłami Londona - dipole elektryczne mogą być wykreowane lub wyindukowane w atomach lub cząsteczkach, które normalnie są elektrycznie obojętne. Siły Londona mogą wystąpić między cząsteczkami w przypadku okresowych zmian ładunku w cząsteczkach, powodując ich przyciąganie.
· wiązanie wodorowe - wiązanie wodorowe jest najsilniejszym specjalnym wiązaniem wtórnym między spolaryzowanymi cząsteczkami. Występuje ono między cząsteczkami, w których wodó...
Tika02