Основы кристаллографии
Морфология и физические свойства минералов, их генезис и петрография. Поверхностные дефекты. Кристаллические решетки металлов. Форма кристаллических образований. Упругая и пластическая деформация, обоснование данного процесса и влияющие на него факторы.
| Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 26.04.2016 |
| Размер файла | 4,2 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
а - до деформации; б - после деформации
Рисунок 22. Изменение структуры железа при пластическом деформировании
Кроме того, пластическое деформирование сопровождается дроблением блоков внутри зерен, а при значительных степенях деформации наблюдается также заметное изменение форм зерен и их расположения в пространстве, причем между зернами (иногда и внутри зерен) возникают трещины.
Таким образом, видим глубокое различие между упругой и пластической деформациями.
Рассмотрим теперь, как осуществляется упругая и пластическая деформация (т.е. механизм упругой и пластической деформация).
Упругая деформация - есть изменение расстояния между атомами под действием внешних сил. Поэтому напряжение - есть изменение в межатомных расстояниях и может измеряться рентгеновскими методами. Очевидно, если исключить причины, вызывающие смещение атомов, т.е. нагрузку, то они возвратятся на прежние места. Другими словами, упругая деформация не вызывает никаких последствий в материале. Чем меньшую деформацию вызывает напряжение, тем жестче материал. Следовательно, модуль упругости характеризует жесткость материала. Различают два вида модуля упругости: модуль нормальной упругости (модуль Юнга) и модуль касательной упругости (Гука). В первом случае силы стремятся оторвать атомы друг от друга, во втором - сдвинуть. Модуль Гука (Е) в 2,5-3 раза больше модуля Юнга (G). В частности, для железа Е=2 104 кгс/мм2, а G =0,8-104 кгс/мм2.
Вместе с тем повышение температуры, изменяющее (увеличивающее) межатомные расстояния, изменяет (снижает) модуль упругости. Все остальные механические характеристики, кроме модуля упругости, являются структурно чувствительными и изменяются в зависимости от обработки (структуры) в весьма широких пределах, о чем подробно будет сказано ниже при рассмотрении свойств различных металлов.
Выше отмечалось, что пластическое деформирование представляет собой процесс сдвига части кристалла по отношению к другой.
Каков же механизм пластического сдвига?
Естественно предположить, что этот процесс протекает так, как показано на рисунок 23, т.е., что все атомы части кристалла выше плоскости скольжения АА смещаются одновременно под действием силы Р и из положения а последовательно переходят в положение б и в.
Рисунок 23. Пластический сдвиг в идеальной кристаллической решетке
Усилие (Gсд), которое надо приложить, чтобы осуществить такой сдвиг, можно теоретически подсчитать.
Такой расчет (в 20-х годах нашего столетия) был сделан Я.И. Фреккелем, и выведенная им формула
где G - модуль сдвига (Гука);
а - межатомное расстояние в направлении скольжения (АА на рисунок 23);
b - межплоскостное расстояние.
Для плотных металлических решеток дробь а/b близка к единице. Отсюда теоретическое усилие (теоретическая прочность) для осуществления сдвига (пластической деформаций) примерно в 6 раз меньше модуля сдвига. для железа теоретический предел текучести должен быть равен 1300 кгс/мм2, тогда как в действительности для мягкого железа составляет примерно 15 кгс/мм2, т.е. в 100 раз меньше. А это различие настолько значительно, что вначале уравнение Фреккеля, как и представление о теоретической прочности, считались ошибочными. Для объяснения этого расхождения была разработана (Тэйлором и одновременно с ним Орованом и Полани) теория дислокаций.
Способность реального металла пластически деформироваться является его важнейшим и полезнейшим свойством. Это свойство используется при различных технологических процессах - при протяжке проволоки, операциях гибки, высадки, вытяжки, штамповки и т.д. Большое значение оно имеет и для обеспечения конструктивной прочности или надежности металлических конструкций, деталей машин и других изделий из металла. Опыт показывает, что если металл находится в хрупком состоянии, т.е. если его способность к пластическому деформированию низка, то он в изделиях склонен к внезапным так называемым хрупким разрушениям, которые часто происходят даже при пониженных нагрузках на изделие.
Литература
1. Торопов Н.А., Булак Л.Н. Кристаллография и минералогия. Издание третье, переработанное и дополненное. - Ленинград, 1972. - 504 с.
2. Торопов Н.А., Булак Л.Н. Лабораторный практикум по минералогии. - Стройиздат, Ленинградское отделение, 1969. - 240 с.
3. Годовиков А.А. Минералогия. М.: Недра, 1975. - 520 с.
4. Васильев Д.М. Физическая кристаллография: Учебное пособие для вузов. - М.: Металлургия, 1972. - 279 с.
5. Гумилевский С.А. и др. Кристаллография и минералогия: Учебное пособие для вузов /Гумилевский С.А., Луговский Г.П., Киршон В.М., Гинзбург А.И. - М.: Высш.шк., 1972. - 280 с.
6. Мейер К. Физико-химическая кристаллография /Пер. с нем.: Под ред. Щукина Е.Д. - М.: Металлургия, 1972. - 480 с.
7. Лазаренко Е.К. Курс минералогии: Учебник для студентов геологических специальностей университетов. - 2-е изд. - М.: Высшая школа, 1971. - 607 с.
8. Миловский А.Б. Минералогия и петрография: Учебник для техникумов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1973. - 368 с.
9. Батти Х., Принг А. Минералогия для студентов: Пер. с англ. - М.: Мир, 2001. - 429 с.
10. Кленов А.С. Занимательная минералогическая энциклопедия. - М.: Педагогика-Пресс, 2000. - 224 с.: ил.
11. Лившиц Б.Г. Металлография. М. «Металлургия». 1990. 334 с.
12. Штрюбел Г., Циммер З.Х. Минералогический словарь. М.: Мир. 1987.
13. Юшкин Н.П. Топоминералогия. М.: Недра, 1982.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Морфология минералов как кристаллических и аморфных тел, шкала Мооса. Свойства минералов, используемые в макроскопической диагностике. Выветривание горных пород. Источник энергии, факторы, виды выветривания, геологический результат: кора выветривания.
контрольная работа [764,1 K], добавлен 29.01.2011Оптические и электрические свойства минералов, направления использования минералов в науке и технике. Характеристика минералов класса "фосфаты". Обломочные осадочные породы, месторождения графита, характеристика генетических типов месторождений.
контрольная работа [32,4 K], добавлен 20.12.2010Исследование генезиса минералов как процесса происхождения каких-либо геологических образований. Основные типы генезиса: эндогенный, экзогенный и метаморфический. Методы выращивания кристаллов: из пара, гидротермального раствора, жидкой и твердой фазы.
реферат [2,6 M], добавлен 23.12.2010Деформация тела как изменение формы и объема тела под действием внешних сил, ее разновидности: упругая, пластическая, остаточная, хрупкая. Структура складок, их компоненты и исследование, морфологическая классификация, геологические условия образования.
презентация [1,5 M], добавлен 23.02.2015Принципы классификации кристаллов. Физические свойства, происхождения и применение минералов класса вольфраматов. Особенности аморфных тел. Свойства кристаллических веществ. Минералы черной металлургии осадочного происхождения, механизм их образования.
контрольная работа [1,4 M], добавлен 03.04.2012Морфология минералов, их свойства, зависимость состава и структуры. Развитие минералогии, связь с другими науками о Земле. Формы минералов в природе. Габитус природных и искусственных минералов, их удельная плотность и хрупкость. Шкала твёрдости Мооса.
презентация [2,0 M], добавлен 25.01.2015Понятие и место в природе минералов, их строение и значение в организме человека, определение необходимых для здоровья доз. История исследования минералов от древних времен до современности. Классификация минералов, их физические и химические свойства.
реферат [36,2 K], добавлен 22.04.2010Физические свойства минералов и их использование в качестве диагностических признаков. Понятие о горных породах и основные принципы их классификации. Охрана природы при разработке месторождений полезных ископаемых. Составление геологических разрезов.
контрольная работа [843,1 K], добавлен 16.12.2015Образование оксидов, связанное с различными геологическими процессами: эндогенными, экзогенными и метаморфическими. Физические свойства арсенолита - редкого минерала, оксида мышьяка. Химическая формула, морфология, разновидности и образование кварца.
презентация [6,5 M], добавлен 05.02.2016Определение и понимание генезиса, парагенезиса, типоморфизма и других генетических признаков минералов. Значение генетической минералогии. Изменение минералов при различных геологических и физико-химических процессах и в разных областях земной коры.
курсовая работа [22,5 K], добавлен 05.04.2015Понятие почвообразовательного процесса и его основные факторы. Роль климата и рельефа в формировании почв. Характеристика почвы Камчатской провинции (генезис, свойства, распространение). Факторы, влияющие на формирование современного рельефа Камчатки.
контрольная работа [33,9 K], добавлен 22.08.2010Процесс образования изумрудов. Физические, химические и оптические свойства минералов. Дихроизм, дисперсия света, плотность, твердость, спайность и блеск. Определение синтетических изумрудов. Главные месторождения минералов. Самые уникальные изумруды.
реферат [570,6 K], добавлен 19.03.2012Классификация, химический состав и кристаллическая структура минералов, изоморфизм и полиморфизм. Физические процессы, определяющие рост кристаллов. Эволюционные закономерности построения минералов, их значение для познания биологической эволюции.
реферат [2,2 M], добавлен 30.08.2009Основные определения при изучении магнитных свойств минералов: интенсивность намагничивания, магнитная восприимчивость. Магнитные свойства минералов: диамагнитные, парамагнитные, антиферромагнитные. Ядерный магнитный резонанс. Магнитная сепарация.
контрольная работа [19,3 K], добавлен 24.06.2011Характеристика природных химических соединений, представляющих собой обособления с кристаллической структурой. Исследование механических, оптических, физических и химических свойств минералов. Изучение шкалы твердости Мооса, групп силикатных минералов.
презентация [1,7 M], добавлен 27.12.2011Происхождение, химические свойства минералов. Особенности формирования эвапоритовых залежей. Плотность, спайность, излом минералов. Пылеватые и глинистые сцементированные и сильноуплотненные породы. Физико-механические свойства алевролитов и аргиллитов.
реферат [25,4 K], добавлен 13.12.2012Петрография как наука. Магма и происхождение горных пород. Ультраосновные породы нормального ряда. Субщелочные породы, щелочные среднего и основного состава. Гранит, риолит и сиенит. Минеральный состав, текстуры и структуры метаморфических пород.
контрольная работа [7,1 M], добавлен 20.08.2015Понятие и особенности минеральных видов, их признаки. Полиморфные модификации веществ, свойства минеральных индивидов. Нахождение минералов в природе. Характеристика физических, оптических, механических свойств минералов. Наука минералогия, ее задачи.
реферат [161,3 K], добавлен 09.12.2011Изучение физических и химических свойств минералов сфалерита и кварца. Определение твердости по Моопсу; спайность, цвет, магнитность кристаллов; характеристика излома, цвет черты. Диагностика в полевых условиях на растворимость в воде; реакция с HCl.
лабораторная работа [317,7 K], добавлен 09.10.2013Кристаллическая структура и химический состав как важнейшие характеристики минералов. Осадочное происхождение минералов. Классификация диагностических свойств минералов. Характеристика природных сульфатов. Особенности и причины образования пегматитов.
контрольная работа [2,2 M], добавлен 07.10.2013
