Большинство материалов, имеющих кристаллическую решетку, являются поликристаллами, строение которых представляет собой множество сросшихся между собой зерен. Основное отличие от них монокристаллов — правильная геометрия.
Свойства поликристаллов
Свойства поликристаллов формируются на основе параметров кристаллических зерен, из которых состоит материал. Средний размер зерна от 1-2 мкм, а в некоторых материалах он может доходить до нескольких метров. Также оказывает влияние кристаллографическая ориентация частиц и структура границ между ними. В сравнении с поликристаллом при их хаотическом расположении, зерна малы, и характерная для моноструктуры анизотропия не проявляется. Но неоднородность структуры свойственна частицам, имеющим кристаллографическую ориентацию, то есть материал считается текстурированным.
Границы зерен существенно влияют на механические и физические свойства поликристаллических веществ, поскольку именно в этих местах происходят процессы торможения дислокаций, рассеивания фотонов и электронов, определяющих проводимость материала.
Поликристаллы: технология получения
Основные способы кристаллизации, полиморфных трансформаций происходят в результате смешивания и спекания порошков, имеющих кристаллическую структуру. Монокристалл более стабилен, поэтому длительный отжиг поликристалла приводит к рекристаллизации, когда отдельные зерна растут, поглощая другие. Таким образом, формируются крупные кристаллические фрагменты.
Один из поликристаллических материалов — это металлы и сплавы. Их структура основана на конгломератах из множества беспорядочно направленных кристалликов — взаимосвязанных зерен неправильной формы. Металлы классифицируют по типу зернистости, причем наблюдается такая закономерность: чем мельче структура, тем прочнее металл. Классификация сплавов выглядит следующим образом:
- мелкозернистые — до половины зерен имеют размер 1 мкм;
- среднезернистые — 1-2 мкм;
- крупнозернистые — 2-5 мкм.
Чтобы придать сплавам дополнительные прочностные характеристики, на них воздействуют высоким давлением.
Особенности поликристаллических металлов
Заметим, что процессы, происходящие в монокристаллических веществах, присущи и материалам, имеющим поликристаллическое строение. Например, оба типа в той или иной степени обладают пьезоэлектрическими и магнитными свойствами.
Для получения ферритов под действием температур 1100-1300℃ спекаются порошки разных окислов. Магнитные характеристики зависят от плотности сплава, которая составляет от трех до пяти грамм на кубический сантиметр. Обработка ферритов осуществляется только с помощью абразивного инструмента. Благодаря удельному сопротивлению и минимальным потерям на вихревые токи, их используют как полупроводники в высокочастотных магнитных полях.
Изучается поликристаллическая структура и свойства поликристаллов с помощью рентгена, позволяющего произвести полноценный анализ, измеряя параметры зерен, внутреннее напряжение и прочие параметры.
