결정석
Crystallite
결정석은 예를 들어 많은 물질의 냉각 중에 형성되는 작고 미세한 결정이다.결정석은 또한 곡물로도 불린다.
바실라이트는 결정석의 [1]일종이다.그것은 평행한 롱글라이트를 [2]가진 막대기와 같다.
구조.
결정체의 방향은 임의의 방향, 랜덤 텍스처라고 불리는 임의의 방향 또는 방향일 수 있으며, 아마도 성장과 처리 조건에 기인할 수 있습니다.파이버 텍스처는 후자의 예입니다.(단일) 결정의 구조는 고차적이고 격자는 연속적이며 깨지지 않은 반면, 유리나 많은 폴리머와 같은 비정질 재료는 비결정이며 그 성분이 순서대로 배열되어 있지 않기 때문에 어떠한 구조도 나타내지 않는다.다결정 구조와 부결정상은 이 두 극단 사이에 있다.다결정 재료 또는 다결정체는 다양한 크기와 방향을 가진 많은 결정체로 구성된 고체이다.대부분의 재료는 다결정이며, 많은 수의 결정체가 비정질 고체의 얇은 층으로 함께 결합되어 있습니다.대부분의 무기 고형물은 모든 일반적인 금속, 많은 도자기, 암석, 그리고 얼음을 포함한 다결정체이다.
결정체들이 만나는 지역은 곡물 경계로 알려져 있다.
크기
단분산 미세구조에서의 결정체 크기는 보통 투과전자현미경법과 같은 다른 실험 기술에 의해 X선 회절 패턴과 입자 크기로부터 근사된다.보고 다룰 수 있을 정도로 큰 고체 물체는 몇 가지 경우를 제외하고는 단일 결정으로 구성되는 경우가 거의 없습니다(전자 산업용 실리콘 단결정, 특정 유형의 섬유, 터보젯 엔진용 니켈 기반 초합금의 단결정, 직경 [3]0.5m를 초과할 수 있는 일부 얼음 결정).결정체의 크기는 수 나노미터에서 수 밀리미터까지 다양합니다.
재료의 물리적 특성에 미치는 영향
고체가 결정(결정성)인 정도는 고체의 물리적 [4]특성에 중요한 영향을 미칩니다.유황은 보통 다결정인 반면,[5] 완전히 다른 성질을 가진 다른 동소성 형태에서도 발생할 수 있습니다.결정석은 입자라고 불리지만, 분말 입자는 더 작은 다결정 입자들로 [6]구성될 수 있기 때문에 다르다.일반적으로 다결정체는 과열될 수 없습니다. 충분히 높은 온도에 도달하면 즉시 녹습니다.그 이유는 입자 경계는 비정질이며, 액상의 핵 형성점 역할을 하기 때문입니다.반면, 액체가 냉각되면서 고체 핵이 존재하지 않으면 과냉각되는 경향이 있다.이는 기계 재료에 바람직하지 않기 때문에 합금 설계자는 종종 (입자 정련에 의해) 이에 대한 조치를 취합니다.
재료 골절은 입상간 골절 또는 입상간 골절일 수 있습니다.가루 알갱이에는 애매한 점이 있다. 가루 알갱이는 여러 개의 결정체로 만들어질 수 있다.따라서 레이저 입상법에 의해 발견된 (분말) "입자 크기"는 X선 회절(예를 들어 쉐러 방법), 편광된 빛 아래 광학 현미경 또는 주사 전자 현미경법(배면 산란 전자)에 의해 발견된 "입자 크기"와 다를 수 있다.
개별 결정체의 방향이 완전히 무작위일 경우, 충분한 양의 다결정 물질이 거의 등방성을 띠게 됩니다.이 특성은 실제 고체에 적용되는 연속체 역학의 단순화된 가정을 지원합니다.그러나 대부분의 제조 재료는 결정체와 어느 정도 정렬되어 있기 때문에 그 거동과 특성을 정확하게 예측하기 위해 텍스처가 고려되어야 합니다.결정체들이 대부분 무작위로 퍼져있는 방향으로 정렬되어 있을 때, 모자이크 결정을 가지고 있다.소수의 결정체가 평균 결정체 크기보다 현저하게 큰 비정상적인 입자 성장은 다양한 다결정 물질에서 흔히 관찰되며, 유사한 평균 결정체 크기의 단분산 결정체 크기 분포를 가진 유사한 물질과 다른 기계적, 광학적인 특성을 초래한다..
거친 입자 상태의 암석은 매우 느리게 형성되는 반면, 미세한 입자 상태의 암석은 지질학적 시간 척도로 빠르게 형성됩니다.화산에서 분출된 용암이 응고되는 것과 같이 바위가 매우 빠르게 형성된다면, 결정체가 전혀 없을 수도 있다.흑요석은 이렇게 형성된다.
입자 경계
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입자 경계는 서로 다른 방향의 결정이 만나는 계면입니다.입자 경계는 단상 계면이며, 경계의 양쪽에 있는 결정이 방향을 제외하고 동일하다."결정체 경계"라는 용어는 드물지만 가끔 사용됩니다.입자 경계 영역에는 원래 격자 부위에서 교란된 원자, 전위 및 낮은 에너지 입자 경계로 이동한 불순물이 포함됩니다.
입경계를 기하학적으로 두 부분으로 절단된 단결정 계면으로 취급하고, 그 중 하나는 회전하며, 입경계를 정의하기 위해 필요한 5가지 변수가 있음을 알 수 있다.처음 두 숫자는 회전 축을 지정하는 단위 벡터에서 가져옵니다.세 번째 숫자는 곡립의 회전 각도를 나타냅니다.마지막 두 숫자는 그레인 경계의 평면(또는 이 평면에 정규인 단위 벡터)을 지정합니다.
입자 경계는 물질을 통한 전위 운동을 방해한다.입자 경계 결함 영역의 응력장과 슬립 평면 및 슬립 방향의 결여 및 경계 전체의 얼라인먼트에 의해 전위 전파가 저해된다.따라서 입자 크기를 줄이는 것은 강도를 향상시키는 일반적인 방법입니다. 입자 크기가 작을수록 슬립 평면의 단위 면적당 더 많은 장애물이 발생하기 때문에 종종 인성을 희생하지 않습니다.이 결정체 크기-강도 관계는 홀-페치 관계에 의해 제공됩니다.표면 에너지가 높고 입자 경계의 결합이 상대적으로 약하기 때문에 부식의 시작과 고체로부터의 새로운 상 침전에 적합한 장소가 됩니다.
입자 경계 이동은 크리프의 많은 메커니즘에 중요한 역할을 한다.입자 경계 이동은 전단 응력이 입자 경계면에 작용하여 입자가 미끄러질 때 발생합니다.이것은 미세한 입자가 거친 입자에 비해, 특히 높은 온도에서 크립에 대한 저항력이 떨어진다는 것을 의미합니다. 왜냐하면 입자가 작을수록 입자의 경계 부위에 더 많은 원자가 포함되기 때문입니다.또한 입자 경계는 점 결점의 소스와 싱크라는 점에서 변형을 일으킵니다.재료의 공극은 입자 경계에 모이는 경향이 있으며, 이 경우 재료가 파손될 수 있습니다.
입자 경계 이동 중 속도 결정 단계는 인접한 두 입자 사이의 각도에 따라 달라집니다.작은 각도 전위 경계에서 이동 속도는 전위 사이의 공실 확산에 따라 달라진다.고각 전위 경계에서, 이것은 단일 원자에 의한 원자 수송에 의존하며, 수축된 입자에서 성장 중인 [7]입자로 점프한다.
입자의 경계는 일반적으로 몇 나노미터밖에 넓지 않다.일반적인 재료에서 결정석은 입자 경계가 재료의 작은 부분을 차지할 정도로 충분히 큽니다.그러나 매우 작은 크기의 입자가 달성 가능합니다.나노 결정 고형물에서 입자 경계는 확산 및 가소성과 같은 특성에 큰 영향을 미치면서 물질의 중요한 부피 분율이 됩니다.소결정체 한계에서는 입자 경계 부피율이 100%에 가까워지면 결정성이 없어져 비정질 고체가 된다.
입자 경계는 자성 재료의 자기 영역에도 존재합니다.예를 들어 컴퓨터 하드디스크는 유도헤드에 의해 자기모멘트를 재배치할 수 있는 원자의 영역을 포함하는 하드 강자성 재료로 만들어진다.자화는 지역에 따라 다르며, 이러한 영역 간의 불일치는 데이터 스토리지의 핵심인 경계를 형성합니다.유도 헤드는 이러한 영역 영역의 자기 모멘트의 방향을 측정하고 "1" 또는 "0"을 읽습니다.이 비트들은 읽히는 데이터입니다.이 테크놀로지에서는, 1개의 하드 디스크에 들어갈 수 있는 비트수를 제한하기 때문에, 그레인 사이즈가 중요합니다.입자 크기가 작을수록 저장할 수 있는 데이터가 많아집니다.
초합금 터빈 날개와 같은 특정 재료의 입자 경계 위험 때문에, 블레이드의 입자 경계 영향을 가능한 한 최소화하기 위해 큰 기술적 발전이 이루어졌습니다.그 결과, 비행기의 회전 중에 블레이드가 느끼는 최대 인장 응력의 방향이기 때문에 블레이드 축에 평행하게 정렬된 원기둥 모양의 입자 구조를 생성함으로써 입자 경계가 제거되는 방향성 응고 처리가 이루어졌습니다.그 결과 터빈 블레이드는 단일 입자로 구성되어 신뢰성이 향상되었습니다.
「 」를 참조해 주세요.
각주
- ^ "Bacillite geology". Encyclopedia Britannica. Retrieved 2021-09-06.
- ^ Manutchehr-Danai, Mohsen (2013-03-09). Dictionary of Gems and Gemology. Springer Science & Business Media. p. 34. ISBN 978-3-662-04288-5.
- ^ J. R. Petit, R. Souchez, N. I. Barkov, V. Ya. Lipenkov, D. Raynaud, M. Stievenard, N. I. Vassiliev, V. Verbeke, and F. Vimeux (10 December 1999). "More Than 200 Meters of Lake Ice Above Subglacial Lake Vostok, Antarctica". Science. 286 (5447): 2138–41. doi:10.1126/science.286.5447.2138. PMID 10591641.
{{cite journal}}: CS1 maint: 작성자 파라미터 사용(링크) - ^ 퍼듀 대학교 고체 범주
- ^ C. 마이클 호건, 2011년황은 2012년 10월 28일 웨이백 머신에 보관되었습니다.'지구 백과사전' 이에요A. Jorgensen과 C.J.클리블랜드, 국립과학환경위원회, 워싱턴DC
- ^ "Definition of polycrystalline graphite" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2011-05-21. Retrieved 2014-10-27.
- ^ Doherty, R.D.; Hughes, D.A.; Humphreys, F.J.; Jonas, J.J.; Jensen, D.Juul; Kassner, M.E.; King, W.E.; McNelley, T.R.; McQueen, H.J.; Rollett, A.D. (1997). "Current issues in recrystallization: A review". Materials Science and Engineering: A. 238 (2): 219–274. doi:10.1016/S0921-5093(97)00424-3.
레퍼런스
- 앨런, 사무엘, 토마스 에드윈.재료의 구조뉴욕: John Wiley & Sons, Inc. 1999.
- 자일즈, 데이비드자기 및 자성 재료 소개.런던:채프먼 & 홀 / CRC, 1998.
