Общая характеристика основных конструкционных материалов Металлы и сплавы в ортопедической стоматологии План

Кристаллическое строение металлов. Все веще­ства в твердом состоянии имеют кристаллическое или аморфное строение. В кристаллическом веще­стве атомы расположены геометрически правильно и на определенном расстоянии друг от друга, в аморфном же – беспорядочно. Всякое вещество может находится в трех агрегатных состояниях – твердом, жидком и газообразном.
В чем же различие между газообразным, жидким и твердым состояниями?
В газах отсутствует закономерность расположения частиц (атомов, молекул); частицы хаотически двигаются, отталкиваясь одна от другой, и поэтому газ стремится занять возможно больший объем.
В твердых телах атомы располагаются в опреде­ленном порядке, силы взаимного притяжения и отталкивания уравновешены, и твердое тело сохра­няет свою форму.
В жидкости частицы (атомы, молекулы) сохра­няют лишь так называемый «ближний» порядок, т.е. в пространстве закономерно расположено небольшое количество атомов, а не атомы всего объе­ма, как в твердом теле. Ближний порядок неустой­чив: он то возникает, то исчезает под действием тепловых колебаний. Таким образом, жидкое состояние – как бы промежуточное между твердым и газообразным; при соответствующих условиях воз­можен непосредственный переход из твердого со­стояния в газообразное без расплавления (сублима­ция).
Правильное, закономерное расположение час­тиц в металле (сплаве) характеризует кристалличес­кое состояние. Гипотеза о том, что в кристаллах частицы располагаются закономерно, была выдви­нута еще в 1860 г. Е.Е.Федоровым, но доказано это было только после открытия рентгеновских лучей в 1895 г. и применения их для изучения строения кристаллов.
Распространение атомов в кристалле весьма удоб­но изображать в виде пространственных схем – элементарных кристаллических ячеек.
Кристаллические решетки металлов. При пере­ходе из жидкого состояния в твердое образуется кристаллическая решетка, возникают кристаллы. Этот своеобразно протекающий процесс называет­ся кристаллизацией.
Еще в 1878 г. Д.К.Чернов, изучая структуру литой стали, указал, что процесс кристаллизации состоит из двух элементарных этапов. Первый зак­лючается в зарождении мельчайших частиц крис­таллов, которые он назвал «задатками», а теперь их называют «зародышами кристаллизации. Второй этап состоит в росте кристаллов из этих центров. Минимальный размер способного к росту зародыша называется критическим центром.
Простейшим типом кристаллической ячейки является кубическая решетка. Здесь атомы «упакованы» недостаточно плотно. Некоторые металлы имеют тетрагональную решетку. При этом каждый металл обладает определенной кристаллической решеткой, которая при изменении внешних условий (термическая обработка, литье и др.) может измениться – это явление называется полиморфиз­мом.
Одним из видов несовершенства кристалличес­кого строения является наличие атомных пустот («дырок»), иначе – «вакансий». Такие дефекты решетки играют очень важную роль при протекании диффузных процессов в сплавах и зависят от терми­ческой обработки.
Таким образом, правильность кристаллическо­го строения нарушается двумя видами дефектов – точечным («вакансии») и линейными (дислокация), что обуславливает качество металла.
Различие свойств в зависимости от направления испытания называется анизотропией. Все кристал­лы анизотропны. Следует учесть, что каждой темпе­ратуре кристаллизации (степени охлаждения) отве­чает размер устойчивого «зародыша»; более мелкие, если они и возникают, тут же растворяются в жидкости, а более крупные растут, превращаясь в кристаллы. Указанная особенность процессов кри­сталлизации имеет огромное практическое значе­ние при получении качественного литья (слитков).
Чем сильнее переохлаждение металла, тем боль­ше в нем возникает центров кристаллизации и, следовательно, тем меньше будут размеры отдельных зерен затвердевшего металла, т.е. при одной степени переохлаждения одного и того же металла получается мелкозернистая структура, а при другой –крупно­зернистая. Структура же металла имеет решающее влияние на его механические свойства.
Чтобы получить на практике нужную степень переохлаждения, помещают отливку расплавленно­го металла в холодные или подогретые формы, регулируя таким образом скорость образования цен­тров кристаллизации и скорость роста кристаллов. Обычно процессы зарождаются у стенок и на дне формы, в которую выливается расплавленный металл.