Как можно получить и использовать анизотропию в металлах

Анизотропии свойств металлов

Свойства материалов зависят от природы атомов и сил взаимодействия между ними. Аморфные материалы характеризуются хаотическим расположением атомов, поэтому свойства их в различных направлениях одинаковы или изотропны. В кристаллических материалах плотность атомов в различных кристаллографических направлениях различно, в следствии чего наблюдается различие свойств в разных направлениях плоскостей металла.
Различие свойств в кристалле в зависимости от кристаллографического направления называетсяанизотропией.
Анизотропия свойств характерна для монокристаллов (одиночных кристаллов). Однако, большинство технических металлов – тела поликристаллические, т.е. состоят из большого числа анизотропных кристаллов, которые неупорядочено ориентированы по отношению друг к другу. Это приводит к тому, что в целом свойства поликристаллического
металла являются усредненными, т.е. они изотропны (квазиизотропны). Анизотропными становятся металлы после обработки давлением в холодном состоянии, когда большинство зерен приобретают одинаковую ориентировку (текстуру).

Дефекты кристаллического строения В реальных кристаллах всегда есть дефекты, которые оказывают влияние на свойства сплавов и их обработку. Дефекты – это отклонения от правильного идеального регулярного расположения атомов в решетке кристалла. Различают: точечные, линейные, поверхностные (двухмерные) и объемные (трехмерные). Точечные дефекты Точечные дефекты малы во всех трех измерениях (длина – несколько атомных диаметров). К точечным дефектам относятся вакансии, межузельные атомы, примесные атомы и их комплексы.
Вакансии –представляют собой узлы решетки, в которых атомы отсутствуют («дырки»). Причина – активация атомов, которая есть всегда, если температура выше 0 градусов Кельвина.
В кристаллах всегда есть атомы, кинетическая энергия которых выше средней. Такие атомы, особенно, если они находятся вблизи поверхности, могут выйти на поверхность кристалла, а их место займут атомы, находя

щиеся дальше от поверхности, а принадлежащие им узлы кристаллической решетки окажутся свободными. Так возникают тепловые вакансии, т. е. возникающие при нагреве.
Вакансии искажают кристаллическую решетку изменяя тем самым, например электропроводность, кроме того играют определенную роль в диффузионных процессах, протекающих в металлах.
При комнатной температуре концентрация вакансий невелика, но при повышении температуры, особенно вблизи температуры плавления резко возрастает, но все равно мала – до 2 % при температуре плавления.
Быстрым охлаждением вакансии можно зафиксировать (скорость охлаждения велика, и атомы не успевают вернуться в исходное положение). Такие вакансии называют закалочными.
Вакансии образуются не только в результате нагрева, но и при пластической деформации.
Перемещаясь по кристаллу одиночные вакансии могут встречаться. В этом случае они могут объединяться в пары, образуя дивакансии (бивакансии), т. к. при этом уменьшается их суммарная поверхность, устойчивость такой спаренной вакансии возрастает. Возможно также образование тривакансий и целых цепочек.

Межузельные атомы ( дислоцированный атом) – сместившиеся из узлов решетки в межузельные промежутки. Образуется редко, т к энергия их образования очень велика, в несколько раз больше образования вакансий.
Примесные атомы – занимают место основных атомов или внедряются внутрь ячейки.

Точечные дефекты оказывают влияние на физические свойства металлов: электропроводность, магнитные свойства и т.д., а также на фазовые превращения в металлах и сплавах. На механические свойства влияют мало.

ЛиЛинейные дефекты имеют малые размеры в двух измерениях и большую протяженность в третьем. Особо важным видом линейных дефектов являются дислокации – локализованные искажения кристаллической решетки, вызванные наличием в них «лишней» атомной плоскости или экстраплоскости.

Краевая линейная дислокация –область несовершенств кристаллической решетки вокруг края экстраплоскости. Если экстраплоскость находится в верхней части кристалла то дислокацию называют положительной и обозначают «+», если в нижней, то отрицательной « – ». Дислокации одного знака отталкиваются, а противоположного – притягиваются.
Кроме краевых дислокаций в кристаллах могут образовываться винтовые дислокации, которые получаются путем частичного сдвига и закручивания.

Дислокации образуются уже при кристаллизации металла, а также в процессе пластической деформации и фазовых превращениях.
Важной характеристикой дислокационной структуры является плотность дислокаций ( ). Плотность дислокаций – суммарная длина дислокаций, приходящаяся на единицу объема Vкристалла. Для отожженнных металлов =10⁶ – 10⁸ см^-2. После холодной деформации увеличивается до 10¹¹ – 10¹² см^-2.

Вектор Бюргерса – это мера искаженности кристаллической решетки обусловленная присутствием в ней дислокации; он характеризует сумму всех упругих смещений решетки, накопившихся вокруг дислокации.

Дислокации оказывают влияние на механические свойства металлов.

Поверхностные дефекты малы только в одном направлении. Они представляют собой упругие искажения кристаллической решетки по границам зерен или их фрагментов (блоков мозаичной структуры). Различают большеугловые (высокоугловые) и малоугловые (низкоугловые) границы.

Большеугловые границы представляют собой области в несколько периодов кристаллической решетки, на протяжении которых решетка одной кристаллографической ориентации переходит в решетку другой ориентации. Такое строение имеют межзеренные границы.
Малоугловые границы представляют собой цепочки дислокаций (дислокационные стенки), отделяющие одну часть кристаллической решетки от другой (один блок мозаичной структуры от другого). Плотность расположения дислокаций зависит от угла между кристаллографическими плоскостями в соседних блоках. Чем угол больше (в пределах до нескольких угловых градусов), тем чаще расположены дислокации.

Объемные дефекты представляют собой искажения решетки, вызванные наличием пор, трещин, раковин и других макроскопических нарушений непрерывности кристаллической решетки.

----------Ключ----------

B) 2. (d) 3. (a) 4. (a) 5. (c) 6. (d) 7. (d) 8. (c) 9. (d) 10. (a) 11. (b) 12. (a)

B) 14. (a) 15. (c) 16. (c) 17. (a) 18. (d) 19. (c) 20. (c) 21. (a)

Читайте также:

Рекомендуемые страницы:

Поиск по сайту

Поиск по сайту:

Анизотропия и изотропия

Анизотропия и изотропия

В монокристалле физические и механические свойства часто различаются в зависимости от ориентации. Глядя на наши модели кристаллической структуры, можно увидеть, что атомы должны иметь возможность скользить друг по другу или деформироваться относительно друг друга легче в одних направлениях, чем в других. Когда свойства материала меняются в зависимости от кристаллографической ориентации, материал называется анизотропным .

Альтернативно, когда свойства материала одинаковы во всех направлениях, материал называется изотропным . Для многих поликристаллических материалов ориентация зерен является случайной до того, как будет выполнена какая-либо обработка (деформация) материала. Следовательно, даже если отдельные зерна анизотропны, различия в свойствах имеют тенденцию к усреднению, и в целом материал изотропен. При формовании материала зерна обычно деформируются и вытягиваются в одном или нескольких направлениях, что делает материал анизотропным.Формирование материала будет обсуждаться позже, но давайте продолжим обсуждение кристаллической структуры на атомном уровне.

Как выполнить динамическую анизотропию в Surpac

Оценка содержания холмистых или складчатых отложений часто может быть сложной задачей. Для уменьшения смещения параметров поиска во время оценки блочной модели можно использовать различные решения, одним из которых является динамическая интерполяция анизотропии.

Динамическая интерполяция анизотропии - это метод оценки, который учитывает локальные вариации ориентации области при оценке блока.

Зачем нужна динамическая анизотропия?

Динамическая анизотропия - до и после

Традиционный процесс оценки заключается в использовании одного поискового эллипсоида в домене.Но когда эта непрерывность оценок в пределах области свернута, оценка может быть искажена из-за несоответствия определения поиска в направлении непрерывности оценок. Распространенным подходом было создание «поддоменов».

Обратите внимание, что для сложных рудных тел может потребоваться дюжина субдоменов, поэтому «субдоменизация» может занять много времени и привести к ошибкам. Для каждого подобласти будет рассчитана и смоделирована вариограмма. У вас также может не быть достаточного количества образцов в субдомене для моделирования достойной вариограммы.

Начиная с Surpac 6.7.1 и далее, можно выполнять динамическую анизотропию для определения параметров поиска для обратного расстояния, ближайшего соседа, обычного кригинга и простого кригинга.

Каков процесс динамической анизотропии в Surpac?

Этот процесс использует в основном атрибуты блочной модели для хранения ориентации поискового эллипсоида и учета этих параметров во время оценки значения блока.

1. Создайте поверхность тренда

Эта поверхность должна учитывать различные вариации падения и направления падения (тренда) минерализации.Поверхность тренда можно создать разными способами:

В случае, если верхняя и нижняя поверхности определяют рудное тело, вы можете использовать «Поверхности> Дополнительные параметры> Математика между поверхностями» для создания средней плоскости (HW и FW или стратифицированные отложения).
В случае, если информация о домене уже есть в базе данных, извлеките композит по геологии для каждого домена в средней точке интервалов пересечения. «База данных> Составной> По геологическим ограничениям» и сформируйте ЦМР этих точечных данных.
Оцифруйте для каждого разреза линии непрерывности уклона и создайте поверхность ЦМР тренда.

Примечание. Может потребоваться сглаживание локальных углов, поэтому делайте это осторожно.

Использование средней плоскости в качестве плоскости тренда для непрерывности уклона внутри твердого тела

2. Создайте контуры тренда

Используйте Поверхности> Функции файла ЦММ> Создать контуры тренда из треугольников ЦММ, чтобы создать строковый файл из поверхности ЦММ тренда.Выходной файл представляет собой строковый файл, который имитирует каждый треугольник в виде многоугольника с падением в d1 и направлением падения в d2.

Создание контуров тренда из треугольников ЦММ

3. Добавьте атрибуты блочной модели

Добавьте соответствующие атрибуты блочной модели для хранения значений для dip и dip_dir. Убедитесь, что выбранное направление соответствует определению поискового эллипсоида. Затем присвойте значение из полигонов блочной модели:

Поперек с « Блочная модель> Оценка> Назначить значение из многоугольников »; или
Используйте «Инструменты для работы с файлами > Извлечь центроиды из полигонов », затем используйте Ближайшее соседство с центроидами полигонов

Назначить значение из полигонов модели блока

4.Выбор атрибутов во время оценки блочной модели

Выберите атрибуты из шага 3 в форме параметров поиска во время оценки блочной модели. Для оценки каждого блока эллипсоид будет установлен точно в соответствии со значениями в атрибутах ориентации для каждого блока.

Установка параметров поиска - ориентация эллипсоида

Оценка с динамической анизотропией и без нее

Использование динамической анизотропии или локальной анизотропии может иметь большое локальное влияние на результаты оценки.Таким образом, следует соблюдать осторожность при определении локальной изменчивости при удалении паразитных углов и / или при применении сглаживания.

Динамическая анизотропия должна в основном основываться на структурной геологии, а не на артефакте каркаса домена. GEOVIA Surpac предоставляет эффективные инструменты для выполнения динамической анизотропии в традиционной геостатистической среде.

Вас также может заинтересовать:

Свяжитесь с нами по [email protected], если вам потребуется дополнительная помощь или у вас есть вопросы по динамической анизотропии, и я буду рад помочь вам!

Базируясь в Перте, Австралия, Клавер имеет более чем 10-летний опыт работы в горной геологии, специализируясь в области контроля содержания и согласования, оценки ресурсов, блочного моделирования, планирования, контроля, каротажа, гидрогеологии и инженерно-геологической инженерии.Он также обладает знаниями в области разведки основных и драгоценных металлов, ранее работал старшим геологом и инженером-геологом в Кот-д'Ивуаре, Западная Африка.

ответов по нанотехнологиям - практический тест IELTS

Нанотехнологии

Сегодня мы рассмотрим важную область науки, а именно нанотехнологии. Так что это? Нано означает крошечный, поэтому это наука и техника в масштабе атомов и молекул. Идея состоит в том, что, управляя атомами и переставляя их, вы можете создать буквально все, что угодно. Однако, как мы увидим, наука о малом имеет большое значение, во многом влияя на нас.

Нет сомнений в том, что нанотехнологии так много обещают цивилизации. Однако у всех новых технологий есть свои проблемы. А с нанотехнологиями общество часто неправильно понимает их возможности.

Многочисленные научно-фантастические книги и фильмы вызвали у людей опасения по поводу нанотехнологий - с такими сценариями, как введение в ваше тело маленьких нанороботов, которые следят за всем, что вы делаете, а вы сами этого не осознаёте, или самовоспроизводящиеся нанороботы, которые в конечном итоге захватят мир .

Так как же защитить такую потенциально мощную технологию? Некоторые ученые рекомендуют рассматривать наночастицы как новые химические вещества с отдельными тестами на безопасность и четкой маркировкой.

Они считают, что больше внимания следует уделять наночастицам в лабораториях и на фабриках. Другие призвали к отказу от новых нанопродуктов, таких как косметика, и к временному прекращению многих видов нанотехнологических исследований.

Но, насколько я понимаю, необходимо продвигаться вперед с открытиями и применением нанотехнологий.

Я действительно верю, что большинство ученых приветствовали бы способ защиты от неэтичного использования такой технологии. Мы не можем думать, что все инновации - это плохо, а прогресс - это плохо. Как и в случае с дебатами о любой новой технологии, важно то, как вы ее используете. Итак, давайте посмотрим на некоторые из его возможных применений.

Благодаря нанотехнологиям может произойти крупный прорыв в области транспорта с производством более прочных металлов.

Они могут быть практически небьющимися, более легкими и более гибкими, что позволяет создавать самолеты в 50 раз легче, чем сейчас.Те же усовершенствованные возможности значительно снизят стоимость полета в космос, сделают его более доступным для обычных людей и откроют совершенно новое место для отдыха.

С точки зрения технологии, компьютерная промышленность сможет уменьшить детали компьютеров до мельчайших размеров. Нам нужны нанотехнологии, чтобы создать новое поколение компьютеров, которые будут работать еще быстрее и будут иметь в миллион раз больше памяти, но будут размером с сахарный кубик.

Нанотехнологии также могут революционизировать способ производства энергии.Стоимость солнечных элементов будет резко снижена, поэтому использование этой энергии будет гораздо более экономичным, чем в настоящее время.

Но нанотехнологии имеют гораздо более широкое применение, чем это, и могут оказать огромное влияние на нашу окружающую среду. Например, крошечные воздушные нанороботы могут быть запрограммированы на восстановление озонового слоя, что может уменьшить воздействие глобального потепления на нашу планету. Замечательная мысль, не правда ли? В более локальном масштабе эта новая технология могла бы помочь в ликвидации последствий экологических катастроф, поскольку нанотехнологии позволят нам гораздо более эффективно удалять нефть и другие загрязнители из воды.И, если нанотехнология будет развиваться, как ожидалось - как своего рода строительный блок из примерно 90 атомов - тогда вы сможете построить все, что захотите, снизу вверх. С точки зрения производства это означает, что вы используете только то, что вам нужно, и поэтому не будет никаких отходов.

Представление о том, что вы вообще можете создать что угодно, имеет серьезные последствия для нашего здоровья. Это означает, что со временем мы сможем воспроизвести что угодно. Это оказало бы феноменальный эффект на наше общество. Со временем это может даже привести к искоренению голода за счет внедрения машин, производящих пищу для кормления голодных.

Но наибольшее влияние нанотехнологии могут иметь в области медицины. То, как мы обнаруживаем болезнь, изменится, поскольку крошечные биосенсоры будут разработаны для анализа тестов за считанные минуты, а не дни.

Есть даже предположения, что нанороботов можно использовать для замедления процесса старения, увеличения продолжительности жизни.

Как видите, я очень взволнован теми последствиями, которые могут быть доступны нам в ближайшие несколько десятилетий. Честно говоря, я не знаю, сколько времени это займет.

Антифриз