Analiza ilościowa mikrostruktury materiałów

Wykonała:

Inżynieria środowiska
sem. 3
rok akademicki 2015/’16
WIMBiŚ

1. Wstęp teoretyczny

Wszystkie materiały występujące w przyrodzie są zbudowane z połączonych ze sobą atomów różnych pierwiastków. Rodzaj atomów, charakter sił występujących między nimi i sposób ich rozmieszczenia decydują o właściwościach materiału.

W materiałach wyróżnia się kilka poziomów struktury. Wszystkie są ze sobą wzajemnie powiązane i współdecydują tym samym o właściwościach materiałów. Faza i mikrostruktura mają znaczenie naczelne dla inżynierii materiałowej, gdyż z nich wynika większość właściwości użytkowych materiałów.

Zgład metalograficzny w metaloznawstwie jest to pobrana skośnie, poprzecznie lub podłużnie względem osi materiału i odpowiednio przygotowana próbka do badań mikroskopowych.

W cyklu przygotowań wyróżnia się:

• wycinanie,

• szlifowanie,

• polerowanie,

• trawienie.

Polikryształ - ciało stałe, będące zlepkiem wielu monokryształów, zwanych w tym przypadku domenami krystalicznymi lub ziarnami. Domeny w polikrysztale mają zwykle orientację statystyczną, choć w pewnych, szczególnych warunkach można także uzyskać polikryształy o bardzo regularnym układzie domen. Określony układ domen tworzy tzw. mikrostrukturę polikryształu.

Układ struktur krystalicznych tworzy tzw. mikrostrukturę polikryształu, którą można obserwować za pomocą zwykłego mikroskopu optycznego. Na granicach domen krystalicznych występuje wiele niejednorodności w ułożeniu cząsteczek i w tych miejscach ciało to jest najsłabsze. Powoduje to, że mikrostruktura polikryształu ma bardzo silny wpływ na jego własności mechaniczne. W przełomie ciało polikrystaliczne o statystycznym układzie domen jest szorstkie, objawiając układ monokryształów w ciele (ich wielkość i ułożenie).

Olbrzymia większość substancji krystalicznych występujących w naturze ma charakter polikrystaliczny, gdyż do wytworzenia monokryształu o znacznych wymiarach potrzebne są bardzo szczególne warunki. Wyjątkiem są bardzo rzadkie i cenne okazy samorodków złota, oraz naturalne, duże monokryształy diamentu.

1. Część obliczeniowa

Tabela Dane pomiarów udziału objętości fazy β w materiale X

Dla metody liniowej

$$V_{V}\left( \beta \right) = L_{L}\left( \beta \right) = \frac{1}{n \bullet l}\sum_{i = 1}^{m}{\sum_{k = 1}^{n}c_{\text{ik}}} = \frac{1634}{50 \bullet 150} = 0,2179 = 21,79\%$$

Dla metody siatkowej

$$V_{V}\left( \beta \right) = {\overline{P}}_{P}\left( \beta \right) = \frac{1}{k \bullet s}\sum_{i = 1}^{k}{P_{i}(\beta)} = \frac{1683}{50 \bullet 121} = 0,2782 = 27,82\%$$

Obliczenia dla cyny

Tabela 2 Dane pomiarów udziału objętości fazy β w cynie

lp	Nw	Nb	Nc	NA
1.	8	5	11,5	1,92
2.	9	3	11,5	1,92
3.	7	4	10,0	1,67
4.	6	5	9,5	1,58
5.	7	5	10,5	1,75
6.	9	3	11,5	1,92
7.	2	3	4,5	0,75
8.	3	4	6,0	1,00
9.	1	3	3,5	0,58
10.	8	5	11,5	1,92
11.	3	9	8,5	1,42
12.	4	7	8,5	1,42
13.	9	4	12,0	2,00
14.	3	4	6,0	1,00
15.	2	4	5,0	0,83
16.	8	3	10,5	1,75
17.	4	7	8,5	1,42
18.	3	7	7,5	1,25
19.	5	5	8,5	1,42
20	3	6	7,0	1,17

Dla pierwszej próby

N_c = N_w + 0, 5 • N_b + 1 = 8 + 0, 5 • 5 + 1 = 11, 5

$$N_{A} = \frac{N_{c} \bullet p^{2}}{a \bullet b} = \frac{11,5 \bullet 10^{2}}{30 \bullet 20} = 1,92\left\lbrack \frac{1}{\text{mm}^{2}} \right\rbrack$$