結晶学

結晶学- 結晶、その特性、外形、およびその発生理由を研究する科学で、鉱物学、数学 (デカルト座標系)、物理学、化学 (結晶の出現と成長の問題) に直接関連しています。プラトン、ピタゴラスなどによって行われました。

19 世紀初頭まで、結晶学は記述的なものでした。 しかし、すでに 19 世紀初頭には数学と物理学が発展し始め、それに伴い結晶学も発展しました。 特に 20 世紀半ばには、新しい技術の発展に伴い、結晶学は実験的な性格 (結晶の成長と合成) を獲得しました。 現在、結晶学の次のセクションを区別できます。

現在、結晶学の次のセクションを区別できます。

1. 幾何結晶学– 結晶の外部形状と内部構造のパターンを研究します。

2. 結晶化学– 結晶の内部構造とその化学組成の関係を研究します。

3. 物理化学的結晶構造解析– 結晶の形成と成長のパターンを研究します。

4. 物理結晶学– 結晶の物理的特性 (光学、熱、電気など) を研究しますが、一部の分野は別個の科学 (結晶光学) となっています。

結晶体と非晶質体

固体は次のように分類されます。

1. まとまりのない、素粒子がランダムかつ不規則に配置されているため、等方性（どの方向でも物質の性質が同じ）という性質を持ちます。 アモルファス体は不安定で、時間の経過とともに結晶質になります（非結晶化）。

2. 結晶質、空間格子によって表される結晶構造を作成する素粒子の規則的な配置によって特徴付けられます。

結晶（空間）格子

結晶セル– 無数の直方体の対応する点に位置し、空間を完全に満たし、等しく、平行に配向され、面全体に沿って隣接する一連の素粒子。 (図1)。

空間格子の構造の要素:

1. ノード– 格子内の特定の位置を占める素粒子。

2. 行– 行間隔と呼ばれる、一定の等間隔で同じ直線上に位置するノードのセット。

3. フラットメッシュ– 同じ平面上にあるノードのセット。

4. 単位格子– 単一の平行六面体であり、その再現性によって空間格子が形成されます。

数学者のオーギュスト・ブラヴェは、根本的に異なる格子は 14 個しか存在し得ないことを証明しました。 単位格子パラメータによって結晶格子の種類が決まります。

結晶素粒子が結晶格子状に規則的に配列した正多面体の形状をした固体。

結晶を制限する要素:

・エッジ（滑らかな平面）。

· エッジ (面の交差線)。

· 頂点 (エッジの交点)。

結晶の外形と内部構造の関係

1. 平らなメッシュは結晶面に対応します。

2. 行はエッジに対応します。

3. ノードは頂点に対応します。

ただし、これらのフラット メッシュと行だけが、最大の面とエッジに対応します。 網状の 密度– フラットメッシュの単位面積または行の単位長さあたりのノードの数。

ここからオイラーは「面と頂点の数の合計は辺の数に 2 を加えたものに等しい」という法則を導き出しました。

結晶の基本的な性質

空間格子の形をした結晶の規則的な内部構造が結晶の性質を決定します。 最も重要なプロパティ:

1. 均一– 平行方向の結晶の同一の特性。

2. 異方性– 非平行方向の結晶の異なる特性（たとえば、鉱物が伸長方向に沿って引っ掻かれた場合（「ステン」-抵抗）、硬度は 4.5、横方向の場合、硬度は 6 になります） -6.5)。

3. 自爆能力– 良好な成長条件下では、結晶は正多面体の形状になります。

4. 対称.

結晶の対称性

対称 – （ギリシャ語の「シム」-類似、「メトリオス」-測定、距離、大きさから）-いくつかの補助的な幾何学的イメージ（直線、平面、点）に対する結晶の同一の面、エッジ、頂点の自然な再現性。 結晶の対称性を検出するために使用される補助的な幾何学的画像は、対称要素と呼ばれます。

結晶の対称要素には、対称軸 (L - 英語の line - line から)、対称面 (P - 英語の play - plan から)、対称中心 (C - 英語の center から) が含まれます。

対称軸- 360°回転すると、その周りでクリスタルが元の位置に数回整列する直線。

基本回転角 a – は 60°、90°、120°、180° に等しくなります。

対称軸の次数は、360°回転したときの結晶と元の位置の組み合わせの数です。

結晶では、2 次、3 次、4 次、および 6 次の対称軸が可能です。 5 番目以上の対称軸は 6 番目より大きいものはありません。 対称軸の順序は、L 6、L 4、L 3、L 2 と指定されます。

同じ次数の対称軸の可能な数は次のとおりです。

L2 – 0、1、2、3、4、6;

L4 – 0、1、3;

対称面– 結晶を鏡のように 2 つの等しい部分に分割する平面。

対称中心- 結晶の反対側の同一の面、端、または頂点を接続する線が交差して二分する結晶内部の点。 この定義から、規則は次のようになります。結晶に対称中心がある場合、その各面は、反対の、等しい、平行な、そして逆向きの面を持たなければなりません。

利用可能なすべての対称要素の全体は通常、間に句読点を入れずに 1 行に書き留められます。まず対称軸が最高次数から順に示され、次に対称面、次に対称軸が示されます。 最後の場所存在する場合は、対称の中心が記録されます。

結晶の分類

結晶内の対称要素の全体に基づいて、結晶はクラスにグループ化されます。 1830 年に遡り、科学者 F. ヘッセルは数学的計算により、結晶内の対称要素の合計 32 の異なる組み合わせが可能であるという結論に達しました。 クラスを定義するのは対称要素のセットです。

クラスは団結して団結します。 1 つ以上の同一の対称要素によって特徴付けられるクラスは、1 つのシステムにグループ化されます。 既知のシンゴニーは 7 つあります。

対称性の度合いに応じて、システムは、最高、中、最低のカテゴリに分類されます (表)。

結晶の形状

1. シンプル - すべての面が同じ形と同じサイズを持つ結晶。 単純な形式には次のようなものがあります。

· 閉じた – エッジが空間を完全に囲みます (正多面体)。

· 開いた – 空間を完全に囲むわけではなく、閉じるために他の単純な形 (プリズムなど) が使用されます。

2.単純な形の組み合わせ - 形や大きさが互いに異なる面が発達した結晶。 結晶上に存在するさまざまなタイプの面と同じ数の単純な形状がこの組み合わせに含まれます。

単純な形式の命名法

名前は面の数、面の形状、形状の断面に基づいています。 単純な形式の名前にはギリシャ語が使用されます。

· 単核症- ひとつだけ;

· ディ、 バイ– 2 回、2 回。

· 三つ– 3回、3回、3回。

· テトラ– 4回、4回、4回。

· ペンタ– 5-、5;

· ヘキサ– 6-、6;

· オクタ- 8、8;

· ドデカ– 12-、12;

· 面晶体- 角;

· ゴニオ- コーナー;

· シン- 似ている;

· ピナコス– テーブル、ボード;

· クライン– 傾ける。

· ポリ- たくさんの;

· スケノス- 斜め、不均一。

例: 五角形十二面体 (5 つの角、12 ～ 12 の五角形)、四角錐台 (底辺に四角形があり、2 つの角錐)。

結晶軸系

結晶軸– 結晶のエッジに平行な方向を座標軸とし、x 軸は III、y 軸は II、z 軸は I です。

結晶軸の方向は空間格子の列と一致するか、それらに平行です。 したがって、場合によっては、I、II、III 軸の指定の代わりに、単一セグメント a、b、c の指定が使用されます。

結晶軸の種類:

1. 直角3軸系（図2）。 方向が互いに直交している場合に発生します。 立方晶系 (a=b=c)、正方晶系 (a=b≠c)、および菱形系 (a≠b≠c) で使用されます。

2. 4軸システム（図3）。 4 番目の軸は垂直方向を向いており、それに垂直な平面内に 3 つの軸が 120° で描かれています。 六方晶系および三方晶系の結晶に使用され、a=b≠c

3. 傾斜したシステム（図4）。 a=γ=90°、b≠90°、a≠b≠c。 単斜晶系結晶の設置に使用されます。

4.
斜位系 (図 5)。 a≠γ≠b≠90°、a≠b≠c。 三斜晶系結晶に使用されます。

整数の法則

これは結晶学の最も重要な法則の 1 つで、ハウイの法則、二重関係の合理性の法則、パラメーター関係の合理性の法則とも呼ばれます。 この法則は、「結晶の交差する 3 つのエッジ上の任意の 2 つの面によって切り取られるパラメータの 2 倍の比は、整数および比較的小さな数の比に等しい」と述べています。

1. 点 O で交差する 3 つの非平行なエッジを選択します。これらのエッジを結晶軸として採用します。 (図6).

2. 結晶上の 2 つの面 A 1 B 1 C 1 と A 2 B 2 C 2 を選択します。平面 A 1 B 1 C 1 は平面 A 2 B 2 C 2 と平行ではなく、点は上にあります。結晶軸。

3. 結晶軸上の面によって切り取られたセグメントを面パラメータと呼びます。 この例では、OA 1、OA 2、OB 1、OB 2、OC 1、OC 2 です。

ここで、p、q、r は有理数であり、比較的小さい数です。

法則は結晶格子の構造によって説明されます。 軸として選択された方向は、空間格子の行に対応します。

顔のシンボル

面シンボルを取得するには、対応する結晶軸にクリスタルを設置し、次に選択する必要があります。 単一の顔– 各結晶軸に沿ったパラメータが測定単位として (つまり、スケール セグメントとして) 取られる面。 結果として、パラメータの比率は結晶軸における面の位置を特徴づけます。

パラメータを使用しない方が便利ですが、 顔のインデックス– パラメータの逆の値: 。 インデックスは中字で書かれています (たとえば、全体として単純なフォームを特徴づけます) (hkl) または (hhl)) または括弧 (特定の顔を直接参照します。例: (hhl） または （ふーん) )、句読点なし。 負のインデックスが得られた場合は、ベクトル記号 – (hkl) で示すことができます。 下付き文字は、(321)、(110)、(hk0) などの数値で示すこともできます。 「0」は面が軸と平行であることを意味します。

結晶形成の経路V

結晶は、自然条件でも実験室条件でも、物質のあらゆる集合状態から形成できます。

気体状態 - 雪片（氷の結晶）、霜、プラーク、自然硫黄（火山の噴火中に、硫黄の結晶が火口の壁に沈着します）。 産業では - ヨウ素結晶、マグネシウム。 昇華– ガス状物質から結晶が形成されるプロセス。

液体状態 - 溶融物および溶液からの結晶の形成。 すべての貫入岩の形成は溶融物 (マントルのマグマ溶融物) から起こりますが、その主な要因は温度の低下です。 しかし、最も一般的なのは溶液からの結晶の形成です。 自然界では、これらのプロセスが最も一般的で激しいものです。 溶液からの結晶の形成は、乾燥した湖に特に特徴的です。

固体状態は主に、非晶質物質が結晶質物質に変化するプロセス（非結晶化）です。 自然条件これらのプロセスは次の場合にアクティブになります。 高温ああ、そしてプレッシャー。

結晶の出現

溶液は、その中の物質の濃度が異なります。

· 不飽和 (不飽和) – 物質を追加すると、溶解し続けます。

· 飽和 - 物質を加えても溶解せず、沈殿します。

· 過飽和 (過飽和) – 物質の濃度が溶解度の限界を大幅に超える条件に飽和溶液が存在する場合に形成されます。 最初に溶媒が蒸発し始めます。

たとえば、NaCl の結晶核の形成:

1. 一次元結晶（イオンの引力により列が形成される）、 (図7);

2. 2Dクリスタル（フラットメッシュ）、 (図8);

3. 初晶結晶格子（単位胞数約8個の結晶核）、 (図9).

各結晶には独自の形成連鎖がありますが（塩の結晶の場合は立方体）、そのメカニズムは常に同じです。 実際の条件では、原則として、結晶化中心は外来の不純物 (砂粒) か、結晶が構築される物質の最小粒子のいずれかです。

結晶成長

現在、結晶成長を説明する主な理論が 2 つあります。 それらの最初の理論はKossel-Stransky理論と呼ばれます (図10)。 この理論によれば、粒子は最大のエネルギーが放出されるような方法で優先的に結晶に付着します。 これは、エネルギーが解放されると、あらゆるプロセスが「容易になる」という事実によって説明できます。

あ– 最大量のエネルギーが放出されます（粒子がこの三角形の角度に衝突したとき）。

B– 放出されるエネルギーが少なくなります (上反角)。

で– 最も可能性の低いケースですが、最小限のエネルギーが放出されます。

成長中、粒子は最初に所定の位置に落ちます あ、次に Bそしてついに で。 新しい層の成長は、層の構築が完了するまで結晶上で始まりません。

この理論は、面の層ごとの成長メカニズムにより、理想的な滑らかな面を備えた結晶の成長を完全に説明します。

しかし、20 世紀の 30 年代に、結晶のエッジは常に歪んでいるか、何らかの欠陥があることが証明されました。したがって、実際の条件では、結晶のエッジは理想的な滑らかな平面からは程遠いものになります。

2 番目の理論は G.G. によって提案されました。 レムラインは、結晶面が理想的ではないという事実を考慮して、転位（転位の成長）、つまり変位の理論を開発しました。 らせん転位により、結晶の表面には常に「段差」があり、そこに成長中の結晶の粒子が最も付着しやすくなります。 転位理論と、 特にねじ転位理論 (図11、12)転位した結晶格子には粒子が有利に付着する余地が常に存在するため、面が継続的に成長する機会が常に提供されます。 このような成長の結果、フェースの表面は螺旋構造を獲得します。

完全な結晶成長と不完全な結晶成長の両方の理論は相互に補完し、それぞれが同じ法則と原理に基づいており、結晶成長のすべての問題を完全に特徴付けることができます。

顔の成長率

エッジ立ち上がり率– 指定された面が単位時間当たりに移動する、その平面に垂直なセグメントのサイズ (図13).

異なる結晶面の成長速度は異なります。 成長速度が高いファセットは徐々にサイズが小さくなり、成長速度が遅い成長エッジに置き換えられ、結晶の表面から完全に消える場合があります。 (図14)。 まず第一に、最も高い網状密度を有する面が結晶上に発達します。

エッジの成長率は、次のような多くの要因によって決まります。

内部と外部。 内部要因のうち、面の成長速度に最も大きな影響を与えるのは面の網目密度です。これはブラベの法則で表されます。「結晶は網目密度が高く、成長速度が最も低い面で覆われている」というものです。

成長する結晶の形状に影響を与える要因

要因は、内部要因 (イオン、原子、または結晶格子の特性に直接関係する要因) と外部要因 (圧力、および以下の要因) に分けられます。

1. 集中力が流れる。結晶が溶液中で成長するとき、その近くには温度がわずかに高く（できるだけ多くのエネルギーが放出されるように粒子が付着している）、溶液の密度が低下している（成長する結晶に供給される）領域が存在します（図） .15）。 溶解する場合はその逆のことが起こります。

流れは二重の役割を果たします。絶えず上向きに移動する流れは物質の新しい部分をもたらしますが、結晶の形状も歪めます。 充電は下からのみ発生し、側面からは少なく、上からはほとんど発生しません。 実験室条件で結晶を成長させるとき、彼らは濃度の流れの影響を排除しようとし、そのために動的結晶成長法、溶液を人工的に混合する方法などのさまざまな技術を使用します。

2. 溶液の濃度と温度。 常に結晶の形状に影響を与えます。

ミョウバン結晶の形状に対する溶液濃度の影響 (濃度は 1 から 4 に増加します):

1 – 八面体の形をした結晶。

2.3 – いくつかの単純な形式の組み合わせ。

4 – 八面体面が主に発達した結晶で、形状は球形に近づきます。

エプソマイトに対する温度の影響:

温度が上昇すると、エプソマイト結晶はより厚いプリズム形状になり、低温では薄いレンズになります。

3. 異物・不純物。 たとえば、ミョウバンの八面体は、ホウ砂と混合した溶液中で成長させると立方体に変わります。

4. その他。

ファセット角度の不変の法則

17 世紀半ば、1669 年にデンマークの科学者ステノはいくつかの水晶を研究し、水晶がどれほど歪んでいても、面間の角度は変わらないことに気づきました。 当初、この法律は冷淡に扱われていましたが、100 年後、ロモノーソフとフランスの科学者ロメ・デリルによるそれぞれ独立した研究により、この法則が確認されました。

現在、この法律はステノ・ロモノーソフ・ロマイ・デリスル法という別の名前になっています。 ファセット角度不変の法則: 「同じ物質のすべての結晶では、対応する面とエッジの間の角度は一定です。」 この法則は結晶格子の構造によって説明されます。

面間の角度を測定するには、(分度器と定規を組み合わせたような) ゴニオメーターが使用されます。 より正確な測定には、E.S. が発明した光学式ゴニオメーターが使用されます。 フェドロフ。

物質の結晶面間の角度を知ることで、物質の組成を決定することができます。

結晶連晶

結晶連晶の中では、2 つの主要なグループが区別されます。

1. 不規則 - 空間内で相互接続または配向されていない結晶の相互成長 (ドルーズ)。

2. ナチュラル:

・ 平行;

・ダブルス。

平行接続結晶は同じ物質の複数の結晶であり、サイズは異なりますが、互いに平行に配向しており、この連晶の結晶格子は直接接続されて 1 つの全体になっています。

セプターのような融合– 小さな水晶結晶は、より大きな水晶と一緒に成長します。

ダブルス

ダブル– 2 つの結晶の自然な融合。一方の結晶が他方の結晶の鏡像であるか、または双晶の半分が 180 度回転することでもう一方の結晶から派生します。 鉱物学の観点から見ると、どの双晶でも内部の凹角が常に見られます。 (図16)。

二重要素:

1. 双子平面 - 双子の 2 つの部分が反映された平面。

2. ツイン軸 – 回転すると、ツインの半分が 2 番目の半分に形成される軸。

3. 融合面は、双子の 2 つの部分が互いに隣接する面です。 特定の場合には双晶面と融合面が一致しますが、ほとんどの場合はそうではありません。

双子の 3 つの要素すべての組み合わせと性質は、「スピネル」、「ガリック」などの双子の法則によって決まります。

発芽双生児– 1 つの結晶が別の結晶を通って成長します。 複数のクリスタルが関係する場合は、それに応じてティー、クワッドなどが区別されます。 (クリスタルの数によって異なります)。

多合成双子- 隣接する 2 つの結晶が双晶配向で互いに向かって配置され、1 つを通過する結晶が互いに平行に配向されるように配置された一連の双晶結晶。 (図17)。

天然結晶上の多合成双晶は、多くの場合、薄い平行なハッチング (ツインシーム) の形で現れます。

天然結晶の形

結晶の中では次のように区別するのが通例です。

· 完璧– 同じ単純な形のすべての面のサイズ、輪郭、結晶の中心からの距離が同一である結晶。

· 本物– 理想的な形からの逸脱に遭遇する。

天然（本物）の結晶では、同じ形の面が不均一に発達するため、対称性が低い印象を与えます。 (図18)。

実際の結晶では、面は数学的に正しい平面からは程遠いです。 本物の結晶の表面には、陰影、パターン、ピット、成長などのさまざまな複雑さがあります。 彫刻。 寄木細工のようなパターン、エッジの陰影、ビシナル（エッジの方向からわずかにずれた結晶エッジの小さな部分）があります。 実際の結晶では、複雑な結晶形状が非常に一般的です。

正常な生育条件から外れると、 骨格結晶– エッジと頂点が主に発達し、エッジの発達が遅れている結晶 (雪の結晶など)。 反骨格結晶– エッジが主に発達しますが、エッジと頂点は発達が遅れます（結晶は丸い形をしており、ダイヤモンドはこの形でよく見られます）。

ねじれたり、割れたり、変形した結晶もあります。

結晶の内部構造

結晶の内部構造は帯状であることが非常に多いです。 あらゆる変化 化学組成結晶が成長する溶液はそれ自体の層を形成します。 ゾーン構造は、脈動と供給溶液の化学組成の変化によるものです。 クリスタルが若い頃に何を与えられたかに応じて、たとえばゾーンの色が変わります。

横断方向の亀裂は扇形構造を示し、ゾーニングと密接に関連しており、媒質の組成の変化によって引き起こされます。

結晶内のインクルージョン

すべての介在物は均一なものと不均一なものに分けられます。 また、形成時期に応じて次のように分類されます。

1. 残留物 (レリック) - 結晶の成長前に存在した物質を表す固相。

2. 同質 - 結晶の成長に伴って生じた内包物。

3. エピジェニック – 結晶の形成後に発生します。

残留および共生的包有物は結晶学にとって最も興味深いものです。

結晶内のインクルージョンを研究する方法

I.P. エルマコフとYu.A. ドルゴフはインクルージョンの研究に多大な貢献をしました。現在、結晶内のインクルージョンを研究するには 2 つの主な方法があります。

1. 均質化方法– 介在物を均質な状態に変換する原理に基づいた一連の方法。 これは通常、加熱によって達成されます。 たとえば、結晶内の気泡は液体で表され、ある温度まで加熱すると均一になります。 液体が気体になります。 この方法は主に透明な結晶に適用されます。

2. 減析法– 温度と圧力を変化させることにより、結晶とその内包物の平衡が崩れ、内包物が爆発します。

その結果、気体、液体、または内包物の形で固相を含む結晶が生成する温度と圧力に関するデータが得られます。

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1 . 一般的な特性地質学分野

鉱物学、結晶学、および岩石学という科学は、歴史的には、地球の物質組成、構造、および地球の発展の歴史の科学から生まれました。 地質学。

結晶学教育、フォーム、フィジカルを研究します 化学的特性さまざまな鉱物を構成する結晶。

金属組織学-金属の構造と特性を研究し、その組成、構造、特性の間の関連性を確立する科学。

鉱物学ミネラルと呼ばれる天然の化合物の科学として名声を博しました。 鉱物学は、鉱物の組成と構造、その形成と変化の条件を研究します。

岩石学- 岩石の科学、その組成、構造、分類、発生条件。

これらの科学は、冶金産業やその他の産業の実際のニーズと密接に結びついています。 鉱物を使用しない産業は一つもありません。 自然な形、またはそこから抽出されたコンポーネント。 鉱物、その組成、さまざまな特性、および実際の応用分野に関する知識は、さまざまな業界で働く専門家に必要です。

Mミネラルさまざまな物理的および化学的プロセスの結果として（介入なしで）地球の地殻、水の殻、または大気中で形成される化学元素または化学化合物です。

ミネラルは1つから構成されます 化学元素：ダイヤモンド（Ｃ）； グラファイト(C); 硫黄(S); 金（Au）、または一定または可変組成の化合物とすることができます。

一定組成の化合物（雪崩石、石英、カルシウム）

可変組成の化合物: Mg 2 (SiO 4) フォルステライトから Fe 2 (SiO 4) ファイヤライトまでの組成を有するかんらん石。

ほとんどの鉱物は固体の結晶物質です。 個々の鉱物は隠微結晶の状態（通常はコロイド状に分散した状態）で見つかります。

自然界では、ミネラルは小さな粒子の形で分散していることも、大きな蓄積して存在することもあります。 この場合、同じ物質の鉱物が次の場所に存在します。 さまざまな形で。 このため、岩石に含まれる鉱物を外部から判断することが困難になります。

現在、約 3,800 種類の鉱物が知られていますが、そのうち普及していて実用的に重要なものは 250 ～ 300 種類だけです。 生産原料となる鉄、非鉄、レアメタルの鉱石です。 建材、化学工業の原料、貴石、その他の石。

鉱物はその結晶構造により原子が規則的に規則的に配列されているため、鉱物には液体、気体、人工物は含まれません。 固体そして自然の大気物質。

鉱物は化学組成や結晶構造が異なります。

結晶構造は同じだが化学組成が異なるものを鉱物といいます。 同型。

化学組成は同じだが結晶構造が異なる鉱物をこう呼びます。 多態性の(多形鉱物の例: ダイヤモンドとグラファイト)。

1.1 鉱物の形態（自然界における鉱物の存在形態）

自然界では、ミネラルは次のような形で存在します。

単結晶。

ダブルス;

集合体。

ダブル彼らは、特定の面での反射 (ツイン) または特定の軸の周りの回転 (ツイン) によって 1 つの個体がもう一方の個体から得られる、2 つの結晶のこのような自然な融合と呼んでいます。

ほとんどの場合、鉱物はランダムで不規​​則な連晶の形で発生します。 単位。凝集体は、1 つの鉱物の結晶 (単鉱物凝集体) または複数の凝集体 (多鉱物凝集体) で構成されます。

ユニットはサイズによって次のように分類されます。

粗粒（5 mm以上）。

中粒度 (1 ～ 5 mm)。

きめが細かい（1mm未満）。

骨材を構成する粒子の形状は、鱗片状、繊維状、土状です。 次の形態学的タイプの凝集体が区別されます。

ドルーゼンは、高さが異なり、方向も異なる、よく形成された結晶が連晶したものですが、一端が共通の平坦または凹面の基部に取り付けられています。

分泌物は、岩石の空隙を埋める鉱物の形成です。 空隙の充填は、壁の周囲から中心に向かって物質が徐々に堆積する結果として起こります。

コンクリートは、通常、放射状またはシェル状の構造を持つ丸い形の地層です。 分泌とは異なり、物質の沈着は中心から周辺に向かって起こります。

ウーライトは、同心円状の殻のような構造を持つ小さな球形の地層です。

擬似オライトは、形状はオーライトに似ていますが、同心円状の殻のような構造を持たない地層です。

樹状突起は、シダの葉や木の枝に似た木のような集合体です。

1.2 鉱物の物性

鉱物の主な物理的特性は、その外観特性によって決定されます。色、縞の色、変色、光沢、透明度、硬度、劈開、破壊、比重、磁性、脆さ、展性、柔軟性、等

色鉱物の特徴的な物理的性質の 1 つです。 同じ鉱物でも、その化学組成、構造、機械的および化学的不純物に応じて、異なる色を持つことがあります。 色によって、鉱物の形成条件とそれらが特定の鉱床に属しているかを判断できます。

学者A.E. フェルスマンは、鉱物の色を特色、他色、擬色という 3 種類に分類しています。

特異色 - 鉱物自身の色。

異色性は、鉱物中の外来の機械的不純物の存在の結果です。

擬色 - 内部亀裂からの光線の回折現象。

ストロークの色- 素焼きの磁器板に鉱物が残した痕跡。 これは砕いた鉱物粉末の色です。

変色する- 鉱物が薄い表層で主な色に加えて追加の色を持つ現象。

へき開- 一部の鉱物が、滑らかで均一な光沢のある表面を形成しながら、特定の面に沿って分裂または分裂する能力。

1.3 鉱物の起源（約）自然界における鉱物の形成）

鉱物の形成プロセスは次のように分類できます。

1) 内因性 (地球内部で発生し、マグマ活動に関連する)。

2) 外因性（地球の表面で発生し、大気中の物質や水溶液の表面の作用、生物の生化学的活動（酸化、分解）として現れます）。

3) 変成作用（物理的および化学的条件が変化したときに、以前に形成された岩石が変形した結果として発生します。

パラゲンehはミネラル。

寄生とは、鉱物の共通の形成過程による、自然界における鉱物の同時発生です。 ミネラルは連続的にまたは同時に形成されます。

1.4 Pエトログラフィー私

岩石学- 岩石、その鉱物および化学組成、構造、分布、形成条件を研究する科学。

岩地球の地殻の広い領域を占める、多かれ少なかれ一定の化学組成と鉱物組成を持つ鉱物の集合体です。 岩石には、1 つの鉱物からなる単鉱物、または複数の鉱物が含まれる多鉱物があります。

モノミネラル岩石 - 石灰岩および大理石（鉱物方解石からなる）、珪岩（石英からなる）。

ポリミネラル岩石 - 花崗岩（主な造岩鉱物は長石（微斜長石、斜長石、斜長石）、石英、雲母（黒雲母、白雲母）です。

約 1,000 種類の岩石が知られており、形成条件 (起源) に応じて 3 つのクラスに分類されます。

1. 火成岩(または火成岩）。 これらは地球の腸内または地表で凍ったマグマから形成され、典型的な高温地層です。

2. 堆積物。それらは、以前に形成された岩石の破壊の産物、生物の残骸、およびそれらの生命活動の産物であり、満たされ、変化したものです。 堆積岩の形成は、常温常圧の地球の表面、主に水生環境で起こります。

3. 変態的。に形成されました 深いところさまざまな内因性プロセス（高温高圧、マグマから放出されるガス状物質など）の影響下での堆積岩および火成岩の変化によるものです。

2 . 結晶学の基礎

結晶学は、幾何結晶学、結晶化学結晶学、物理結晶学に分けられます。

幾何学的結晶学検討中です 一般的なパターン結晶を形成する結晶物質の構造、および結晶の対称性と系統性。

結晶化学結晶質の構造と化学的性質の関係、および結晶構造の説明を研究します。

物理結晶学結晶の物理的特性 (機械的、光学的、熱的、電気的、磁気的) を説明します。

2 .1 基本幾何学的結晶学

結晶状態の特徴。 「結晶」という言葉は、常に何らかの形の多面体の概念を連想させます。 しかし、結晶質物質の特徴は、特定の形状を形成する能力だけではありません。 結晶体の主な特徴は、 異方性- 多くの特性 (引張強度、熱伝導率、圧縮率など) が結晶内の方向に依存する。

クリー語鋼- 幾何学的に規則的な多面体の形で形成された固体。

a) 岩塩。 b) 石英。 c) 磁鉄鉱

図 1. 結晶

結晶閉じ込め要素は次のとおりです: 平面 - エッジ。面の交差線 - リブ; 肋骨の交点 - ピーク.

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図 2. 結晶閉じ込め要素

結晶中の素粒子（原子、イオン、分子）は空間格子状に配置されています。

空間格子は、隙間が空間を埋めることなく、互いに平行に配向され、面全体に沿って隣接する等しい平行六面体の頂点に位置する点のシステムです。

図 3. 結晶の空間格子

鉱物結晶プラスチック金属

結晶の空間格子を構成する基本平行六面体は、 素細胞。

このようなセルのパラメータは、主軸とみなされる 3 つの角度、およびこれらの軸に沿ったノード間の距離の 3 つのセグメント (A、B、C) です。

図 4. 単位セルのパラメータ

空間格子の形をした結晶内の粒子の特定の配置は、結晶質物質の多くの特別な特性、つまり均一性、異方性、自己切断能力、つまり結晶質物質の多くの特性を決定します。 正多面体の形で成長します）。

均一結晶の特性がすべての点で同じであることを意味します。

異方性結晶は、その物理的特性 (機械的、光学的、その他) のほとんどが異なる方向に不平等であることにあります。

自爆能力有利な成長条件下では、それらは正多面体を形成し、その面は空間格子の平らなメッシュであるということです。

不規則な形の結晶片を適切な条件下で溶液中に置くと、しばらくするとエッジが生じ、特定の物質の結晶の特徴である正多面体の形状になります。

飽和溶液中で岩塩の立方体結晶から切り出したボールが立方体結晶に戻る様子。

図 5. 変換スキーム

鉱物の結晶は、ほとんどの場合、特定の種類の面の存在によって特徴付けられますが、まれに、同じ鉱物の結晶でも形成条件によって外形が異なる場合があります。

幾何結晶学の法則は結晶の研究にとって重要です。

第一法則:ファセット角度の不変の法則-法の壁: 同じ物質の異なる結晶の場合、サイズや形状に関係なく、与えられた条件下での対応する面間の距離は一定です。

図 6. さまざまな水晶振動子

第二法則-パラメータ関係の合理性の法則。 アユイの法則。

1 つの結晶上には、その面のパラメータが、有理数のような主要なものとして取られる、単純な形の面のパラメータに関連するような図形のみが存在できます。

結晶の対称性

結晶の対称性この結晶の同一の面、エッジ、コーナーの自然な再現性にあります。

対称性が観察される従来の画像を対称要素と呼びます。 これらには、対称面、対称軸、中心、頂点が含まれます。

対称面は、結晶多面体を 2 つの等しい部分に分割する仮想的な平面であり、一方は他方の鏡像です。

結晶の対称面の数は、対称面の従来の記号 P の前に置かれた数字で示されます。

結晶は 9 面を超える対称面を持つことはできません。

対称軸- 結晶を通過する仮想の直線で、その周りを 360 度回転すると、図形は一定の回数 (n 回) 自身と整列します。 軸の名前またはその順序は、結晶の軸 (360 度) を中心に 1 回転する間の配列の数によって決まります。

結晶には、2次、3次、4次、6次の軸があります。

対称軸は、文字 L と対称軸の順序を示す記号 (L 1、L 2、L 3、L 4、L 6) で指定されます。

通常の対称軸に加えて、反転軸とミラー回転軸があります。 それらが存在する場合、図をそれ自体と位置合わせするには、軸の周りの回転は、指定された軸に垂直な軸の周りの 180 度の回転 (反転)、または平面からの鏡面反射を伴う必要があります。

対称中心 C彼らは、それを通過し、図形のエッジと交差するまで描画される直線を二等分する点を「点」と呼びます。

1867 年に A.V. ガドリンは、結晶形の対称性が 32 種類存在する可能性があり、それぞれが対称要素の特定の組み合わせによって特徴付けられることを数学的に示しました。

すべてのタイプの結晶対称性は、低、中、高の 3 つのカテゴリに分類されます。 最下位のカテゴリの結晶には、2 番目よりも高い次数の軸がありません。 中間のカテゴリは、高次の 1 つの軸、つまり最高の軸、つまり複数のそのような軸によって特徴付けられます。 カテゴリは結晶系または系に分類されます。

シンゴニーは、同じ次数の同じ数の軸を持つ対称要素のセットです。 合計 7 つの相晶体があります: 三斜晶系、単斜晶系、菱形系、三方晶系、六角形、立方晶系、正方晶系。

最下位のカテゴリーには、三斜晶系、単斜晶系、斜方晶系の 3 つの結晶系が含まれます。 三斜晶系の結晶には対称軸も面も存在せず、対称中心も存在しない可能性があります。 単斜晶系結晶は対称軸と対称面の両方を持つことができますが、複数の対称軸や対称面を持つことはできません。 菱形系は、いくつかの対称要素、つまりいくつかの軸または平面の存在によって特徴付けられます。

対称性の高い結晶を形成するために必要な条件は、構成粒子の対称性です。 ほとんどの分子は非対称であるため、対称性の高い結晶は既知の結晶全体のほんの一部に過ぎません。

同じ物質が異なる結晶形で存在する場合は数多くあります。 内部構造が異なるため、物理的および化学的特性が異なります。 この現象はと呼ばれます 多態性.

結晶体ではよく見られる現象です。 同型性- 原子、イオン、または分子が結晶格子内で互いに入れ替わり、混晶を形成する性質。 混晶は完全に均一な混合物です 固体置換型固溶体です。 したがって、同型性は置換型固溶体を形成する能力であると言えます。

結晶の形状

対称性の要素に加えて、結晶はその外部形状によっても特徴付けられます。 このように、立方体と八面体は同じ対称要素を持ちますが、外形と面の数が異なります。

結晶の形状そのすべての面の全体と呼ばれます。 単純な形と複雑な形があります。

シンプルなフォルムこれは、すべての面が対称の要素によって互いに接続されていると呼ばれる形、つまり、対称的な配置を持った同一の面からなる結晶です（立方体、八面体、四面体）。

単純な形式は、空間サイクルを閉じている (閉じた形式) か、空間をすべての面で閉じていない開いた形式にすることができます。

オープンな単純なフォームには次のものが含まれます。

単面体、二面体、ピナノイド、ピラミッド、プリズム

閉じた単純なフォームには次のようなものがあります。

双錐体、菱面体、四面体、立方体、八面体など。

図 7. 単純な結晶形状

複雑な形状や組み合わせは、2 つ以上の単純な形式から構成される形式と呼ばれます。 結晶面にはいくつかの種類があり、それらは対称要素によって相互接続されていません。

単純な形状と複雑な形状の結晶は自然界では非常にまれです。 説明されている単純な形状からの実際の結晶の逸脱は、結晶が形成される環境条件の結晶形成への影響​​による面の発達の不均一によって引き起こされます。

場合によっては、個々の単結晶の形成に伴って、さまざまな連晶が発生します。 これらのケースの 1 つは、間違った位置で一緒に成長する 2 つ以上の結晶の双晶形成です。 このプロセスはと呼ばれます 双子化。 このような連晶の形成は、通常、結晶化プロセスのさまざまな複雑さ (温度、溶液濃度の変化など) によって引き起こされます。

一次双晶（結晶化中に生じる）と、何らかの影響の結果として生じる二次双晶があります。

単一物質の結晶の融合だけでなく、結晶同士の自然融合も可能 さまざまな物質または、1 つの物質の多形修飾がさまざまなシンゴニーで結晶化します。 このプロセスは次のように呼ばれます - エピタキシー.

3 . 結晶化学の基礎

結晶の内部構造は、結晶の形状、物理的および化学的特性など、結晶のすべての特徴を最終的に決定します。

空間格子- これは、互いに平行に配向され、面全体に沿って隣接する等しい平行六面体の頂点に位置し、隙間なく空間を埋める点のシステムです。

空間格子は、サイズと形状が等しい無数の平行六面体 (要素セル) で構成されます。 フランスの科学者 O. Bravais は 1855 年に、空間格子は 14 種類しかないことを証明しました (図 8)。 これらのセルは 2 つのグループに分けられます。

1) プリミティブ。すべてのノードが基本セルの頂点にのみ位置します。

2) 複雑なノード。基本セルの頂点だけでなく、面、エッジ、およびボリューム内にも位置します。

1 - 三斜晶系。

2および3 - 単斜晶系。

4、5、6、7 - 菱形。

8 - 六角形。

9 - 菱面体晶系。

10と11 - 四角形。

12、13、14は立方体です。

図 8. O. Bravais の 14 の空間格子

空間格子の種類による上記の結晶構造の分類に加えて、種類による結晶構造の分類があります。 化学結合結晶内の原子と原子の間。

次の種類の化学結合が存在します。

A) イオン性

B) 金属

B) 共有結合性または分子性

D) ファンデルワールスまたは残差

D) 水素

イオン性（ヘテロ極性) 結合はイオン結晶構造で観察され、2 つの均一に荷電したイオン間で発生します。 イオン結合を持つ化合物は水溶液によく溶けます。 このような接続は電気をよく伝えません。

共有結合性(ホメオポーラ) 結合は、隣接する原子に共通の電子が現れるため、原子および部分的にイオン性の結晶構造で発生します。 この結合は非常に強力であり、これが共有結合を持つ鉱物の硬度の増加を説明しています。 この結合を持つミネラルは優れた絶縁体であり、水に溶けません。

金属この関係は原子の建物にのみ現れます。 原子核が結晶格子の節点に位置し、あたかもガス粒子のように運動する自由電子からなるガスの中に浸っているかのように見えるのが特徴です。 原子は電子を手放し、正に荷電したイオンになります。 提供された電子はどの原子にも割り当てられませんが、いわば共通して使用されます。

この結合によって構造の強度が決まります。 電子の自由な動きにより、良好な電気伝導性と熱伝導性、金属光沢、展性（自然金属など）の特性が決まります。

王 - デア-ワールシアン (残留)コミュニケーションは2つの分子間で起こります。 すべての分子は静電気的に中性であり、すべての電荷のバランスが取れていますが、多くの分子は双極子を表します。 分子のすべての正に帯電した粒子の重心は、すべての負に帯電した粒子の重心とは一致しません。 その結果、1 つの分子のさまざまな部分が特定の電荷を獲得します。 これにより、2 つの分子間に残留結合が生じます。 ファンデルワールス力は非常に小さいです。 この結合を含む結晶構造は優れた誘電体であり、硬度が低く脆いという特徴があります。 このタイプの結合は有機化合物に一般的です。 したがって、結合の性質が結晶物質のすべての基本的な性質を決定すると言えます。

結晶は 1 種類の接続を持つことができることに注意してください。そのような結晶は次のように呼ばれます。 同性愛者および混合タイプの結合、そのような結晶は呼ばれます 異性愛。

多くの鉱物（氷の結晶）では、水素結合が重要な役割を果たしています。 これらは、1 つの分子の水素原子と、隣接する分子の窒素、酸素、塩素原子との相互作用の結果として発生します。 水素結合はファンデルワールス結合よりも強いですが、他のすべての種類の結合よりもはるかに弱いです。

3 .1 原子半径とイオン半径。 調整番号。 構造物のモチーフ

さまざまな鉱物の結晶構造を構成する原子とイオンは、互いに異なる距離に位置しています。 これらの値は、イオンの電荷、熱力学的条件などによって異なります。

この量は原子（イオン半径）と呼ばれます。 アトミック (そしてオニー) 半径は、特定の原子の球の中心が隣接する原子の表面に近づくことができる最小距離です。

特定の原子 (イオン) の周囲に最も近い原子 (イオン) の数を といいます。 コーディネート番号。

結晶構造を表現するには 3 つの方法があります。

1 構造物をボールで表現する手法。

2 球の重心をプロットして構造物を表現する方法。

3 配位多面体を利用した構造描画法 - 複雑な構造を描画する場合に便利です。 異なる鉱物は異なる形状（八面体、立方体など）の結晶構造で構成されているため。

結晶物質の構造は、配位多面体自体の形状と、それらの組み合わせの相互作用の性質の両方によって決まります。 動機構造。

次の構造モチーフが区別されます。

1 構造の調整動機。この場合、すべての配位多面体は共通の面とエッジによって互いに接続されます。

2 オストロヴンああ、構造の動機。個々の配位多面体は互いに接触しておらず、共通のカチオンとアニオンを介して接続されています。

3 チェーンとリボンのモチーフ構造物。 この場合、配位多面体は互いに接続され、一方向に伸びる無限の鎖になります。

4 レイヤードモチーフ構造物。 配位多面体は二次元で無限の層に接続されます。 層内では、個々の多面体が互いに近接しています。 個々の層は互いにかなりの距離を置いて配置されます。

5 フレームモチーフ構造物。 この場合、すべての座標図形は 1 つの頂点によってのみ相互に接続され、3 次元で無限のフレームワークになります。

結晶硬化構造のパターンは、多くの物理的特性を決定します。

このように、結晶物質の物性は、主に結晶構造に含まれる原子やイオンそのものの組成（比重、色）、結合の種類（電気伝導度、熱伝導度、硬度、展性、溶解度）、そして構造モチーフ（硬さ）。

4 . 結晶の欠陥

金属結晶のサイズは通常小さいです。 したがって、金属製品は非常に多くの成分で構成されています。 多数結晶。

この構造を多結晶と呼びます。 多結晶集合体では、個々の結晶が正しい形状をとる機会がありません。 多結晶集合体中の不規則な形の結晶を「多結晶集合体」といいます。 穀類、 または 結晶子。 ただし、この条件だけではありません。 冷間状態での塑性変形（圧延、絞りなど）により、粒子が優先的に配向します。 (テクスチャ). 優先配向の程度はさまざまで、ランダムな分布からすべての結晶が同じ配向になっている状態まで変化します。

結晶化中に非常にゆっくりと熱を除去し、他の特別な方法を使用すると、いわゆる単結晶を表す金属片を得ることができます。 単結晶 大きな単結晶 (数百グラムの重さ) は、科学研究や一部の特殊な技術分野 (半導体) のために製造されます。

研究により、粒子の内部結晶構造が正しくないことが判明しました。

結晶内の原子の理想的な配置からの逸脱は、 欠陥。それらは結晶性物質の特性に大きく、時には決定的な影響を与えます。

結晶格子内の個々の原子の誤った配置により、 点欠陥。同一の原子からなる結晶、例えば金属結晶では、格子のある部分で原子の 1 つが欠けていることがあります。 その場所には空洞があり、その周囲には歪んだ構造が存在します。 この欠陥はと呼ばれます 空席。特定の物質の原子または不純物原子が格子位置の原子の間にある場合、 実装上の欠陥(図9)。

金属結晶からイオン結晶に移行すると、状況はさらに複雑になります。 ここでは電気的中性を維持する必要があるため、欠陥の形成は電荷の再分布に関連します。 したがって、カチオン空孔の出現にはアニオン空孔の出現が伴います。 イオン結晶におけるこの種の欠陥は欠陥と呼ばれます ショットキー。 格子間サイトへのイオンの導入は、その前の場所に空孔の出現を伴い、これは反対符号の電荷中心と考えることができます; ここに欠陥があります フレンケル。 これらの名前は、オーストリアの科学者ショットキーとソ連の物理学者 Ya.I. に敬意を表して付けられました。 フレンケル。

点欠陥は、粒子の熱移動の結果など、さまざまな理由で発生します。 空孔は結晶全体を移動する可能性があります - 隣接する原子が空洞に落ちたり、その場所が空になったりします。 これは、高温で顕著になる固体内の拡散と塩と酸化物の結晶のイオン伝導性を説明します。

結晶には考慮されている点欠陥に加えて、常に次の点欠陥が存在します。 脱臼- 原子の列の変位に関連する欠陥。 転位は刃状転位またはねじ状転位の可能性があります。 1 つ目は、原子で満たされた平面の破壊によって引き起こされます。 2つ目は、それに垂直な軸の相互移動によるものです。 転位は結晶全体を移動する可能性があります。 このプロセスは、結晶材料の塑性変形中に発生します。

何らかの理由で余分な原子の半面、いわゆる 面外(図10)。 このような平面のエッジ 3-3 が形成されます 線状欠陥格子の（不完全性）、と呼ばれる 刃先の脱臼。刃状転位は、何千もの格子パラメータにわたって長さが伸びることがあり、真っ直ぐであることもありますが、一方向または別の方向に曲がることもあります。 限界では、螺旋状にねじれ、らせん転位が形成されることがあります。 格子の弾性歪みのゾーンが転位の周囲に現れます。 欠陥の中心から歪みのない格子の位置までの距離は転位の幅と等しくみなされ、それは小さく、原子数個の距離に等しい。

a - 欠員。 b - 置換された原子; 埋め込まれた原子

図 9. 点欠陥の図

図 10. 結晶格子内の転位

図 11. 転位の動き

転位領域（図11、a）の格子歪みにより、転位は中立位置から簡単に移動し、中間位置（図11、b）を通過した隣接する面は面外に変わります（図11、b）。図 11、c)、エッジ原子に沿って転位を形成します。 したがって、転位は、面外に垂直な特定の面（すべり面）に沿って移動（リレーのように伝達）することができます。 現代の概念によれば、通常の純粋な金属では転位密度、つまり 1 cm 3 中の転位の数は 100 万を超えており、金属の機械的性質は転位の数、特に転位の移動能力と増殖能力に依存します。

したがって、結晶構造の正確性は 2 種類の欠陥によって侵害されます。 欠員) および線形 ( 脱臼）。 隣接する原子が「穴」に移動すると、空孔は格子内で継続的に移動し、元の場所が空になります。 温度と原子の熱移動度が上昇すると、そのような現象の数が増加し、空孔の数が増加します。

線状欠陥は、空孔のように自発的かつ無秩序に移動することはありません。 ただし、転位が動き始めて平面を形成し、断面で滑り線を形成するには、小さな電圧で十分です。 と(図12)。 示されているように、歪んだ結晶格子の場が転位の周囲に生成されます。 結晶格子の歪みのエネルギーは、いわゆる ハンバーガーのベクトル。

図 12. 転位運動 (A-A) の軌跡としてのせん断面 (C)。 B 面外

転位 + の周囲に等高線 ABCD を描く場合 (図 13)、等高線 BC のセクションは 6 つのセグメントで構成され、セクション AB は 5 つのセグメントで構成されます。 差 BC-AD=b、ここで、b はバーガーズ ベクトルの値を意味します。 いくつかの転位 (重なったり融合した結晶格子歪みのゾーン) の周囲に等高線を描く場合、その値は各転位のバーガース ベクトルの合計に対応します。 転位を移動させる能力は、バーガーズ ベクトルの大きさに関係します。

図 13. 線状転位のバーガース ベクトルを決定するスキーム

4.1 表面欠陥

表面の格子欠陥には、積層欠陥や粒界が含まれます。

梱包不良。通常の完全転位が移動すると、原子はある平衡位置から別の平衡位置に連続的に移動し、部分転位が移動すると、原子は特定の結晶格子では典型的ではない新しい位置に移動します。 その結果、材料に包装欠陥が現れます。 積層欠陥の出現は部分転位の移動に関連しています。

積層欠陥エネルギーが高い場合には、転位が部分的に分裂することはエネルギー的に不利であり、積層欠陥エネルギーが小さい場合には、転位が部分的に分裂し、それらの間に積層欠陥が現れる。 積層欠陥エネルギーが低い材料は、積層欠陥エネルギーが高い材料よりも強いです。

粒界は、不規則な形状の 2 つの結晶間の狭い遷移領域を表します。 粒界の幅は、原則として原子間距離の1.5〜2倍です。 粒界の原子が平衡位置から移動するため、粒界のエネルギーが増加します。 粒界のエネルギーは、隣接する粒の結晶格子のずれ角に大きく依存します。 方位差角度が小さい場合 (最大 5 度)、粒界のエネルギーは方位差角度に実質的に比例します。 方位差角度が 5 度を超えると、粒界の転位密度が非常に高くなり、転位核が合体します。

粒界エネルギー (Egr) の配向角 (q) への依存性。 qsp 1 および qsp 2 - 特別な境界の方向ずれ角度。

隣接する粒子の配向が一定の角度でずれると、粒界のエネルギーが急激に減少します。 このような粒界を特別な粒界と呼びます。 したがって、境界のエネルギーが最小となる境界のずれの角度は特殊角度と呼ばれます。 結晶粒の微細化により、金属材料の電気抵抗率が増加し、誘電体や半導体の電気抵抗率が低下します。

5 . 原子の結晶構造

あらゆる物質は、固体、液体、気体の 3 つの凝集状態にあります。

固体物質は重力の影響下でその形状を保ちますが、液体物質は広がって容器の形になります。 ただし、この定義は物質の状態を特徴付けるには十分ではありません。

たとえば、固体のガラスは加熱すると柔らかくなり、徐々に液体の状態になります。 逆転移もスムーズに起こります。温度が下がると液体ガラスは厚くなり、最終的には「固体」状態になります。 ガラスには液体から「固体」状態への特定の転移温度はなく、特性が急激に変化する温度 (点) もありません。 したがって、「固体」ガラスを非常に濃厚な液体と考えるのは自然です。

したがって、固体から液体へ、そして液体から液体へと変化します。 固体の状態（気体から液体への変化も同様に）特定の温度で発生し、性質の急激な変化を伴います。

気体では、粒子 (原子、分子) の配置にパターンはありません。 粒子は無秩序に動き、互いに反発し、ガスはできるだけ多くの体積を占める傾向があります。

固体では、原子の配列順序は明確で規則的であり、相互の引力と反発力が均衡しており、固体はその形状を保持します。

図 14. 温度と圧力に応じた固体、液体、気体の状態の領域

液体中では、粒子（原子、分子）はいわゆるものだけを保持します。 近い順序、 それらの。 少数の原子は空間に自然に存在しており、固体のように体積全体の原子ではありません。 短距離秩序は不安定です。エネルギー的な熱振動の影響下で現れたり消えたりします。 したがって、液体状態はいわば固体と気体の中間です。 適切な条件下では、中間溶融を伴わずに固体から気体状態への直接遷移が可能です。 昇華(図14)。 空間内の粒子 (原子、分子) の正しく規則的な配置は、空間の特徴を表します。 結晶状態。

結晶構造は、原子が位置するノードに位置する空間格子として想像できます (図 15)。

金属では、結晶格子の節点には原子ではなく、正に荷電した非ノンが存在し、自由電子がその間を移動しますが、通常、結晶格子の節点に原子があると言われます。

図 15. 結晶単位セル (単純立方体)

5. 2 金属の結晶格子

結晶状態は主に、空間内の原子の特定の規則的な配置によって特徴付けられます。 . これは、結晶内では各原子が同じ数の最も近い原子、つまりその原子から同じ距離にある隣接原子を持っていることを意味します。 金属原子（イオン）ができるだけ互いに近くに、できるだけ密に配置されることが望まれるため、結晶中の金属原子の相対的配置の発生する組み合わせの数が少なくなるという事実がもたらされる。

結晶内の原子の相対的な配置のオプションを記述するスキームや方法は数多くあります。 平面の 1 つにおける原子の相対的な配置は、原子の配置の図 (図 15) に示されています。 原子の中心を通って引かれた想像上の線は格子を形成し、その節点に原子 (正に荷電した非ノン) が配置されます。 これはいわゆる 結晶面。 平行に並んだ結晶面を繰り返し繰り返すことで、 空間結晶格子, そのノードは原子 (イオン) の位置です。 隣接する原子の中心間の距離が測定されます オングストローム(1 A 10 -8 cm) または キロクサ - kХ x (1 kХ=1.00202 A)。 空間内の原子の相対的な配置と原子間距離の大きさは、X 線回折分析によって決定されます。 結晶内の原子の配置は、いわゆる空間図の形で非常に便利に表現されます。 単位結晶セル. 結晶単位胞とは、原子の最小の複合体を意味し、これを空間内で何度も繰り返すと、空間的な結晶格子を再現することができます。 最も単純なタイプの結晶セルは次のとおりです。 立方格子。 単純な立方格子では、原子は十分に密に配置（詰め）されていません。 金属原子が互いに最も近い場所を占めたいという欲求により、他のタイプの格子が形成されます。 立方体中心(図16、 あ)、立方体の面心(図16、 b） そして六角形最密充填(図16 , e). これが、金属が非金属よりも密度が高い理由です。

原子を表す円は、立方体の中心とその頂点に沿って配置される (体心立方体)、または面の中心と立方体の頂点に沿って配置される (面心立方体)、または六角形の形で配置されます。 、これにも六角形が半分挿入されており、その上面の3つの原子は六角柱（六角格子）の内側にあります。

図 16 に示す結晶格子イメージング方法は (他のものと同様に) 従来のものです。 結晶格子内の原子を接触したボールの形で描くのがより正確かもしれません (図 16 の左の図)。 ただし、そのような結晶格子の画像は、受け入れられている画像よりも常に便利であるとは限りません (図 16 の右の図)。

a - 立方体の体中心。

b - 立方面中心。

b-六方最密充填

図 16. 結晶単位セル

6 . 金属の結晶化

6 .1 物質の 3 つの状態

知られているように、あらゆる物質は次の 3 つの要素で見つけることができます。 凝集の状態: 気体、液体、固体。 純粋な金属では、特定の温度で凝集状態の変化が発生します。融点では固体状態が液体状態に置き換わり、沸点では液体状態が気体状態に変わります。 転移温度は圧力に依存しますが (図 17)、一定圧力では転移温度は非常に明確です。

融点は、金属の特性において特に重要な定数です。 これは、室温で液体状態にある最も可融性の金属である水銀のマイナス 38.9 °C から、最も耐火性の金属であるタングステンの 3410 °C まで、非常に広い範囲のさまざまな金属で変化します。

低融点金属 (錫、鉛など) の室温での強度 (硬度) が低いのは、主に、これらの金属の室温が高融点金属の室温よりも融点から離れていないためです。

液体から固体への転移中に結晶格子が形成され、結晶が現れます。 このプロセスはと呼ばれます 結晶.

熱運動に覆われた膨大な数の粒子 (原子、分子) を含む系のエネルギー状態は、と呼ばれる特殊な熱力学関数 F によって特徴付けられます。 無料エネルギー (自由エネルギー F= (U - TS), ここでU - システムの内部エネルギー; T- 絶対温度; S エントロピー)。

図 17. 温度に応じた液体および結晶状態の自由エネルギーの変化

以下に等しい温度で T s, 液体状態と固体状態の自由エネルギーは等しく、両方の状態の金属は平衡状態にあります。 この温度 T s そこには 平衡 または 理論上の結晶化温度。

ただし、そのとき T s この温度では結晶化プロセス (融解) は起こりません。

結晶化が始まるには、そのプロセスが系にとって熱力学的に有利であり、系の自由エネルギーの減少を伴う必要があります。 図 17 に示す曲線から、これは液体が温度以下に冷却された場合にのみ可能であることが明らかです。 T s. 結晶化が実際に始まる温度を次のように呼ぶことができます。 実際の結晶化温度。

液体を平衡結晶化温度以下に冷却することを結晶化温度といいます。 低体温症。 これらの理由により、結晶状態から液体状態への逆変態は温度以上でのみ発生することがわかります。 T s この現象はと呼ばれます 過熱。

過冷却の大きさまたは程度は、理論上の結晶化温度と実際の結晶化温度の差です。

たとえば、アンチモンの理論上の結晶化温度が 631°C で、結晶化プロセスの開始前に液体アンチモンが 590°C まで過冷却され、この温度で結晶化した場合、過冷却度は P 631-590=41℃の差によって決定されます。 金属が液体から結晶状態に遷移するプロセスは、時間と温度の座標の曲線で表すことができます (図 18)。

液体状態の金属の冷却は徐々に温度が下がり、状態に質的な変化が無いため単純冷却と言えます。

結晶化温度に達すると、熱の除去が結晶化中に放出される熱によって補われるため、温度-時間曲線に水平領域が表示されます。 結晶化潜熱. 結晶化が完了すると、つまり 固体状態に完全に移行した後、温度は再び低下し始め、結晶固体は冷却します。 理論的には、結晶化プロセスは曲線 1 で表されます。 . 曲線 2 実際の結晶化プロセスを示します。 液体は過冷却温度 T p まで継続的に冷却されます。 , 理論上の結晶化温度未満 T s. 温度以下に冷却する場合 T s 結晶化プロセスの発生に必要なエネルギー条件が作成されます。

図 18. 結晶化中の冷却曲線

6 .2 メカニズム結晶化プロセス

1878 年に遡ります。 鋳鋼の構造を研究しているチェルノフは、結晶化プロセスが 2 つの基本プロセスから構成されていることを指摘しました。 最初のプロセスは、チェルノフが「基礎」と呼んだ結晶の最小粒子の生成で構成され、現在ではそれらは「基礎」と呼ばれています。 胚 または 結晶化中心. 2 番目のプロセスは、これらの中心からの結晶の成長です。

成長可能な胚の最小サイズはと呼ばれます 臨界胚サイズ, そしてそのような胚は呼ばれます 持続可能な。

結晶形成の形態

結晶化の実際の関心は、プロセスに大きな影響を与えるさまざまな要因の作用によって複雑になるため、過冷却度の役割が定量的には二次的なものになる可能性があります。

液体状態から結晶化する際、熱除去の速度と方向、未溶解粒子の存在、液体の対流の存在などの要素が、プロセスの速度と形状にとって最も重要になります。得られた結晶の一部。

結晶は、熱が除去される方向に他の方向よりも速く成長します。

成長中の結晶の側面に結節が現れると、結晶は横方向に成長する能力を獲得します。 その結果、木のような結晶が形成されます。 樹状突起, D. K. Chernov によって最初に描かれた概略構造を図 19 に示します。

図 19. 樹状突起の図

インゴット構造

鋳造インゴットの構造は 3 つの主要ゾーンで構成されます (図 20)。 最初のゾーンは外部です きめの細かいクラスト 1, 配向を失った小さな結晶、樹状結晶から構成されます。 型の壁との最初の接触時に、隣接する液体金属の薄い層に急激な温度勾配と過冷却現象が発生し、多数の結晶化中心が形成されます。 その結果、クラストは細粒構造を獲得します。

インゴットの第 2 ゾーン - 柱状結晶ゾーン２． クラスト自体の形成後、熱除去条件が変化し（熱抵抗、金型壁の温度上昇、その他の理由により）、隣接する液体金属層の温度勾配が急激に減少し、その結果、 、鋼の過冷却度が減少します。 その結果、通常は地殻表面に向かって（つまり、熱が奪われる方向に）柱状結晶が少数の結晶化中心から成長し始めます。

インゴットの第 3 ゾーン - 等軸結晶ゾーン3 . インゴットの中心では、熱伝達の特定の方向はなくなります。 「凝固する金属の温度は、さまざまな点でほぼ完全に均一になり、さまざまな点で結晶核が形成されるため、液体はいわばどろどろの状態になります。 さらに、原始的なものは軸を持って成長します - 異なる方向に分岐し、互いに出会います。」（Chernov D.K.）。 このプロセスの結果として、等軸構造が形成されます。 ここでの結晶核は、通常、液体鋼中に存在するさまざまな小さな介在物であり、偶然に液体鋼中に落ちたり、液体金属（耐火性成分）に溶解しなかったりします。

インゴットの体積における柱状結晶と等軸結晶のゾーンの相対分布は非常に重要です。

柱状結晶のゾーンでは、金属の密度が高く、シェルや気泡が少なくなります。 しかし、柱状結晶の接合部は強度が低い。 柱状結晶のゾーンの接合につながる結晶化はと呼ばれます 結晶転移.

液体金属は結晶化した金属に比べて体積が大きいため、結晶化中に型に流し込まれた金属の体積が減少し、「空隙」と呼ばれる空隙が形成されます。 ひけ巣; 引け巣は 1 か所に集中することも、インゴットの全体積またはその一部に分散することもあります。 それらは液体金属に可溶であるが結晶化中に放出されるガスで満たされている可能性があります。 いわゆるよく脱酸素された状態で、 穏やかな鋼, 断熱エクステンションを備えた金型に鋳造すると、インゴットの上部に収縮キャビティが形成され、インゴット全体の体積には少量の気泡とキャビティが含まれます (図 21、 あ）。 脱酸素が不十分、いわゆる 沸騰鋼, ボリューム全体に殻と泡が含まれています (図 21、 b).

図 20. 鋼塊の構造図

図 21. 静止鋼 (a) および沸騰鋼 (b) における引け巣とボイドの分布

7 . 金属の変形

7.1 弾性変形と塑性変形

材料に応力が加わると変形が生じます。 変形する可能性があります 弾性のある, 負荷を取り除くと消滅し、 プラスチック, 負荷を取り除いた後に残るもの。

弾性変形と塑性変形には物理的に大きな違いがあります。

外力の影響による弾性変形中に、結晶格子内の原子間の距離が変化します。 荷重を取り除くと原子間距離の変化の原因がなくなり、原子は元の場所に戻り、変形が解消されます。

塑性変形はまったく異なる、より複雑なプロセスです。 塑性変形中、結晶の一部が他の部分に対して移動 (シフト) します。 荷重を取り除いても、水晶のずれた部分は元の位置に戻りません。 変形は持続します。 これらの変化は、たとえば図 22 に示すように、微細構造検査によって検出されます。

...

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材料
電子技術
講義2
博士、准教授 マロンチュク I.I.

結晶学の基礎

導入
最も現代的な構造材料としては、
および複合物 - これらは結晶性物質です。 結晶
規則的に配置された原子の集合体であり、
～から自発的に生じた規則的な構造を形成する
彼を取り巻く無秩序な環境。
原子が対称に配置される原因は
自由エネルギーを最小限に抑えたいというクリスタルの願望。
結晶化（カオス、つまり溶液からの秩序の出現）
ペア）は、たとえばプロセスと同じ必然性で発生します。
落下物 その結果、最小の自由エネルギーが達成されます
構造内の表面原子の割合が最小であるため、
正しい内部原子構造の外部発現
結晶体は結晶を切断することです。
1669 年、デンマークの科学者 N. ステノンは角度不変の法則を発見しました。
対応する結晶面間の角度は一定であり、
この物質の特徴。 あらゆる固体は次のもので構成されています
相互作用する粒子。 これらの粒子は、
物質の性質としては、個々の原子、原子のグループ、
分子、イオンなど。 したがって、それらの間の関係は次のようになります。
原子（共有結合）、分子（ファンデルワールス結合）、イオン
（極性）と金属。

現代の結晶学では次の 4 つがあります。
ある程度関連する方向性
他の人へ:
- 幾何学的結晶学、さまざまな研究
結晶の形状とその対称性の法則。
- 構造結晶学と結晶化学、
原子の空間配置を研究する人
結晶とその化学組成への依存性
結晶形成の条件。
- 結晶物理学、内部の影響の研究
結晶の構造とその物理的特性。
- 物理的および化学的結晶学、研究
人工結晶の形成の問題。

スペースグリッド分析
空間格子と基礎の概念
細胞
物体の結晶構造の問題を研究するとき
まず第一に、次のことを明確に理解する必要があります
用語：「空間格子」と「基本格子」
細胞"。 これらの概念は次のような分野で使用されているだけではありません。
結晶学だけでなく、多くの関連科学でも
空間内でそれらがどのように配置されているかの説明
結晶体の中の物質粒子。
知られているように、結晶体では、
アモルファス、物質粒子（原子、分子、
イオン）は特定の順序で配置されます。
お互いに一定の距離。

空間グリッドとは、次のことを示す図です。
空間内の物質粒子の配置。
空間格子 (図) は実際には次のもので構成されています。
セット
同一
直方体、
どれの
隙間なく完全に空間を埋めます。
マテリアル粒子は通常ノードに位置します
格子 - そのエッジの交点。
空間格子

単位セルは
少しでも
直方体、付き
できること
全体を構築する
空間格子
継続的な
並行転送
(放送)3回
空間の方向。
単位セルの種類
図に示されています。
単位セルの辺である 3 つのベクトル a、b、c、
は翻訳ベクトルと呼ばれます。 それらの絶対値 (a、
b、c) は格子周期、または軸単位です。 に注入される
平行移動ベクトル間の考慮と角度 - α (
ベクトル b、c)、β (a、c の間)、および γ (a、b の間)。 それで
したがって、単位セルは 6 つの量によって決まります。
周期（a、b、c）の値とそれらの間の角度の 3 つの値
(α, β, γ).

単位セルの選択ルール
単位セルに関する考え方を学ぶとき、次のことを行う必要があります。
大きさと方向が次であることに注意してください。
空間格子内の平行移動は異なる方法で選択できるため、単位セルの形状と寸法は
違うでしょう。
図では、 二次元の場合を考えます。 平らに表示
格子メッシュと 違う方法フラットを選ぶ
単位格子。
選定方法
単位格子

19世紀半ば。 フランスの結晶学者 O. ブラベ
小学校を選択するための次の条件を提案しました。
セル:
1) 単位セルの対称性は一致する必要があります。
空間格子の対称性。
2) 等しいエッジの数とエッジ間の等しい角度
最大値である必要があります。
3) エッジ間に直角がある場合、その数
最大値である必要があります。
4) これら 3 つの条件に従って、ボリュームは
単位セルは最小でなければなりません。
これらの規則に基づいて、ブラベ氏は次のことが証明されました。
受け取ったユニットセルはわずか14種類
トランスレーショナルという名前は、次のように構築されているためです。
翻訳 - 転送。 これらの格子は互いに異なります
放送の大きさと方向でお互いに、そしてここから
違いは単位セルの形状と数にあります。
マテリアル粒子を含むノード。

原始的および複雑な単位セル
マテリアル粒子を含むノードの数に応じて、基本的な
細胞は原始的な細胞と複雑な細胞に分けられます。 で
原始的なブラベ細胞では、物質粒子が配置されています
頂点のみ、複雑なもの - 頂点、および追加
細胞の内部または表面。
複雑なセルには体中心の I、
面中心の F と底面中心の C。
ブラベ単位セルが表示されます。
ブラベの単位セル: a – 原始的、b –
ベース中心、c – ボディ中心、d –
顔中心

体中心のセルには追加のノードがあります。
セルの中心であり、このセルにのみ属しているため、
ここには 2 つのノードがあります (1/8x8+1 = 2)。
面心セル内のマテリアル粒子を含むノード
は、セルの頂点に加えて、6 つの面すべての中心に位置します。
このようなノードは、同時に 2 つのセルに属します: this と
その隣にもう一つ。 特定のセルのシェアについては、次のそれぞれが
ノードは 1/2 部分に属します。 したがって、面中心では
セル内には 4 つのノードがあります (1/8x8+1/2x6 = 4)。
同様に、ベース中心のセルには 2 つのノードがあります
(1/8x8+1/2x2 = 2) マテリアル パーティクルを使用します。 基本情報
基本的なブラベセルについては、以下の表に示されています。 1.1.
プリミティブ Bravais セルには翻訳 a、b、c のみが含まれます
座標軸に沿って。 体中心の細胞内
別の平行移動が空間対角線に​​沿って追加されます -
セルの中心にあるノードに接続します。 顔中心で
軸方向の移動 a、b、c に加えて、追加の移動もあります。
面の対角線に沿って、ベース中心で平行移動 -
Z 軸に垂直な面の対角線に沿って。

表1.1
原始的および複雑なブラベセルを理解する
基礎
ブラベグリルタイプ
数値基本
ブロードキャストノード
プリミティブR
1
a、b、c
身体中心 2
あや私
a、b、c、(a+b+c)/2
[]
面中心
F
a、b、c、(a+b)/2、(a+c)/2、
(b+c)/2
[]
a、b、c、(a+b)/2
[]
4
塩基中心の C 2
基底は座標のセットとして理解されます
軸方向で表されるノードの最小数
ユニット全体を受信できるブロードキャストにより、
空間格子。 根拠は二重に書かれています
角括弧。 各種ベースコーディネート
ブラベセルの種類を表 1.1 に示します。

ブラベ単位セル
形状に応じて、すべての Bravais セルは次の範囲に分散されます。
7つの結晶系（システム）。 言葉
「シンゴニヤ」とは、同様の角度を意味します（ギリシャ語の σύν から - 「によると
一緒に、隣り合って」、およびγωνία - 「コーナー」）。 各システムに対応
対称性の特定の要素。 テーブル内 比率が示されている
格子周期 a、b、c と軸角度 α、β、γ の間
各システム
シンゴニー
三斜晶系
単斜晶系
ひし形
正方晶系
六角
間の関係
格子周期と角度
a≠b≠c、α≠β≠γ≠90°
a ≠ b ≠ c、α = γ =90° ≠ β
a ≠ b ≠ c、α = β = γ =90°
a = b ≠ c、α = β = γ =90°
a = b ≠ c、α = β =90°、γ =120°
菱面体晶
キュービック
a = b = c、
a = b = c、
α = β =γ ≠ 90°
α = β = γ = 90°

図では、 すべてが代表されている
十四種類
ブラベ単位セル、
システム間で分散されます。
六角形ブラベセル
を表します
ベース中心
六角柱。 しかし
彼女はよく描かれます
それ以外の場合 - 四面体の形で
底面に菱形のプリズム、
次のいずれかを表します
構成する3つのプリズム
六角形（図では
立体で表現される
行）。 そんなイメージ
よりシンプルで便利ですが、
原則違反
対称性の遵守
(選択の第一原則
Bravais による単位セル）。

菱面体晶系の場合
単位格子、
条件を満たしている
勇敢だ、原始的だ
菱面体 R、a=b=c および
α=β=γ≠90°です。 R細胞と一緒に
菱面体晶を説明するには
構造が使用されており、
六角形のセル、
菱面体晶以降
セルはいつでも次のように還元できます
六角形（図）と
3つとして想像してください
原始的な六角形
細胞。 この点に関して、
文学菱面体
シンゴニーは独立していない場合もあります
3つのプリミティブ
彼女を見て、想像して
六角形のセル、
バラエティとして
菱面体晶に相当
六角。

間の同一の関係を持つ受け入れられたシステム
軸ユニットは 1 つのカテゴリにまとめられます。 それが理由です
三斜晶系、単斜晶系、斜方晶系
最下位のカテゴリ (a≠b≠c)、正方晶系、
六方晶系 (および菱面体晶派生体) – で
平均 (a=b≠c)、最高のカテゴリ (a=b=c) を参照
立方体系。
配位数の概念
複雑なセルでは、材料粒子がさらに詰め込まれます
原始的なものよりも密度が高く、ボリュームをより完全に満たします。
細胞同士がよりつながりやすくなります。 特性について
これにより、配位数の概念が導入されます。
与えられた原子の配位番号は次のとおりです。
最も近い隣の原子。 私たちが話しているとしたら
イオンの配位番号の場合、その番号は意味されます
反対符号の最も近いイオン。 もっと
配位数、原子の数が大きいほど、または
イオンが結合されている場合、粒子によって占有される空間が増えるほど、
よりコンパクトなグリル。

金属の空間格子
金属間で最も一般的な空間パターン
格子は比較的単純です。 ほとんど一致します
Bravais 変換格子を使用: 立方体
体中心と顔中心。 これらのノードで
金属原子は格子状に存在します。 グリッド上で
体心立方体（BCC格子）各原子
8 つの最近傍に囲まれ、焦点
CN 番号 = 8。金属は bcc 格子を持ちます: -Fe、Li、Na、K、V、
Cr、Ta、W、Mo、Nbなど
面心立方体の格​​子 (fcc 格子) CN = 12 では、次のようになります。
細胞の上部にある原子はどれも
12 個の最近傍、つまり原子です。
顔の中心に位置します。 次の金属には fcc 格子があります。
Al、Ni、Cu、Pd、Ag、Ir、Pt、Pbなど
これら 2 つに加えて、金属 (Be、Mg、Sc、-Ti、-Co、
Zn、Y、Zr、Re、Os、Tl、Cd等）六方晶系
コンパクト。 このラティスは平行移動ラティスではありません
単純な放送では説明できないので、勇敢です。

図では、 六角形の単位胞
コンパクトなグリル。 六角形の単位セル
コンパクト格子は六角形です
プリズムですが、ほとんどの場合、次の形式で描かれます。
菱形を底面とする四面体プリズム
(a=b) 角度 γ = 120°。 原子（図b）は頂点に位置します
そして、形成されている2つの三角柱のうちの1つの中心に
素細胞。 セルには 2 つの原子が含まれています: 1/8x8 + 1
=2、その根拠[]。
単位セルの高さ c と距離 a の比、つまり、
c/a は 1.633 に等しい。 異なる物質の期間 c と a 自体
異なっています。
六角
コンパクトグリル:
a – 六角形
プリズム、b –
四面体
プリズム。

結晶指数
結晶面指数
結晶学では、多くの場合、相互作用を説明する必要があります。
結晶の個々の面の配置、
使いやすい方向
結晶学的指数。 結晶学的
インデックスは飛行機の位置を把握します
または座標系を基準とした方向。 で
長方形か斜めかは関係ありません
座標系、同じまたは異なるスケール
座標軸に沿ったセグメント。 シリーズを想像してみよう
同じものを通過する平行な平面
空間格子ノード。 これらの飛行機
互いに等距離に位置し、
平行な面のファミリーを形成します。 彼らは
空間内で同じ方向を向いているため、
同じインデックスによって特徴付けられます。

このファミリーから飛行機を選んでみましょう。
平面であるセグメントを考慮に入れてみましょう
座標軸に沿って切断します (座標軸 x、
y、z は通常、要素のエッジと結合されます。
セルの場合、各軸のスケールは以下に等しい
対応する軸単位 - 期間 a、または b、
または c)。 セグメントの値は軸方向で表されます。
単位。
結晶面指数 (指数)
Miller) は 3 つの最小の整数です。
これらは軸方向の数に反比例します。
座標上の平面で切り取られた単位
軸。
面のインデックスは文字 h、k、l、
行に書いて丸で囲みます
括弧-(hkl)。

インデックス (hkl) は、ファミリーのすべての面を特徴づけます。
平行な面。 この記号が意味するのは、
一連の平行面が軸方向を切断します。
h 部分については x 軸に沿った単位、k については y 軸に沿った単位
z 軸に沿って l 個の部分に分割します。
この場合、座標原点に最も近い平面は、
座標軸上 (x 軸に沿って) 1/h でセグメントを切り取ります。
1/k (y 軸に沿って)、1/l (z 軸に沿って)。
結晶指数を求める順序
飛行機。
1. 平面によって切り取られたセグメントを見つけます。
座標軸。軸単位で測定します。
2. これらの量の逆数値を計算します。
3. 得られた数値の比率を比率に与えます。
最小の 3 つの整数。
4. 結果として得られる 3 つの数値を括弧で囲みます。

例。 で途切れる平面のインデックスを見つけます。
座標軸は次のセグメントです: 1/2; 1/4; 1/4。
セグメントの長さは軸単位で表されるため、
1/h=1/2 です。 1/k=1/4; 1/l=1/4。
逆数値を求め、その比率を計算します
h:k:l=2:4:4。
2 で減じて、得られた値の比率を表示します。
3 つの最小整数の比: h: k: l = 1: 2:
2. 平面インデックスを括弧内に書きます
カンマなしで連続して - (122)。 それらは別々に読まれます -
「一、二、二」
平面が結晶軸と交差する場合、
負の方向、対応する上
マイナス記号はインデックスの先頭に配置されます。 飛行機なら
任意の座標軸に平行に、その後シンボル内に
平面では、この軸に対応するインデックスはゼロです。
たとえば、記号 (hko) は、平面であることを意味します。
無限遠で Z 軸と平面インデックスと交差します。
この軸に沿っては 1/∞ = 0 になります。

各軸で同じ数の平面を切り取る
軸単位は (111) として指定されます。 立方体で
それらの系は八面体の平面と呼ばれます。
これらの平面は原点から等距離にあり、
八面体を形成します - 八面体図。
八面体

2 つの軸に沿って同数の軸を切り取る平面
単位、および 3 番目の軸 (z 軸など) に平行
が指定されます（110）。 同様の立方体系では
平面は菱形十二面体の平面と呼ばれます。
それで
どうやって
システム
飛行機
タイプ
(110)
フォーム
十二面体 (dodeca – 12)、各面
そのうちのひし形の図です。
ひし形
十二面体

1 つの軸と交差し、2 つの軸に平行な平面
他のもの (たとえば、y 軸と z 軸) は - (100) と指定されます。
立方体系では立方体の平面と呼ばれます。
同様の平面の系が立方体を形成します。
建築に関わる様々な問題を解決する際に、
平面の単位セル、座標系
希望の平面になるように選択することをお勧めします
特定の単位セル内にありました。 例えば、
立方体セル内に (211) 面を構築するとき、最初は
座標はノード O からノード O’ に簡単に転送されます。
キューブプレーン (211)

平面インデックスは中括弧で書かれる場合があります
(hkl)。このエントリは、同一の集合のシンボルを意味します。
飛行機。 このような平面は同一のノードを通過します
空間格子内に対称的に配置されています。
空間
そして
特徴づけられている
同じ
面間距離。
立方体系の八面体の平面は以下に属します。
1 つのセット (111) は、八面体の面を表し、
次のインデックスがあります: (111) →(111)、(111)、(111)、(111)、
(111), (111), (111), (111).
セットのすべての平面のシンボルは次のように検索されます。
個人の兆候の再配置と変化
インデックス。
菱形十二面体の平面の場合、表記は
集合体: (110) → (110)、(110)、(110)、
(110), (101), (101), (101), (101), (011), (011), (011), (011).

結晶ノード指数
ノードの結晶学的指数は、
座標は軸単位の分数で取得され、次のように書き込まれます。
二重角括弧。 この場合の座標は、
x 軸に対応し、通常は文字で表されます。
u、y 軸の場合 – v、z 軸の場合 – w。 ノードのシンボルは次のようになります
[]。 単位セル内のいくつかのノードのシンボル
図に示されています。
一部のノード
単位格子
(ノードが示される場合もあります)
どうやって []）

結晶学的方向指数
すべての方向が平行な結晶の中で
互いに同一、通過する方向
座標の起源がこの家族全体を特徴づける
平行方向。
位置
V
空間
方向、
原点通過が決定される
この上にあるノードの座標
方向。
座標
どれでも
ノード、
所有している
方向、軸単位の分数で表され、
3 つの最小整数の比率に換算
数字、
そして
がある
結晶学的
インデックス
方向。 それらは整数 u、v、w で指定されます。
と角括弧内にまとめて書かれています。

方向インデックスを求める順序
1. 平行方向のグループから、
原点を通過するもの、または
この方向をそれ自体と平行に移動します
座標の原点へ、または原点を移動します
指定された方向にあるノードへの座標。
2. に属するノードの座標を見つけます。
与えられた方向を軸単位で表現します。
3. ノード座標の関係を取得し、次のようにします。
3 つの最小整数の比。
4. 結果として得られる 3 つの数値を 2 乗します
括弧。
立方格子の最も重要な方向とその方向
指数は図に示されています。

立方格子内のいくつかの方向

クリスタルとポーラーの概念
複雑な
結晶投影法は以下に基づいています。
クリスタルの特徴の 1 つは法則です。
角度の恒常性: 特定の面と面の間の角度
結晶のエッジは常に一定です。
したがって、結晶が成長すると、面のサイズが変化します。
形は変わりますが、角度は変わりません。 したがって、
クリスタルでは、すべてのエッジと面を平行に移動できます
空間のある点で私たち自身に。 コーナー
関係はそのままです。
そのような
全体性
飛行機
そして
方向、
結晶内の面と方向に平行であり、
1点を通過することを呼びます
結晶複合体であり、その点自体はと呼ばれます
中心
複雑な。
で
建物
結晶学的投影 結晶は常に交換される
結晶性複合体。

多くの場合、考慮されるのは結晶複合体ではなく、
極性（逆）。
結晶から得られる極性錯体
(直接) 平面をその法線に置き換えることにより、
方向 - それらに垂直な平面。
あ
b
立方体 (a)、その結晶体 (b)、
極性複合体 (c)
V

結晶多面体の対称性
(連続対称性)
対称性の概念
結晶は自然界に結晶の形で存在します。
多面体。 異なる物質の結晶は互いに異なります
お互いの形で。 岩塩は立方体です。
水晶 - 尖った六角柱
終わり。 ダイヤモンド - ほとんどの場合、正八面体
(八面体); ガーネットの結晶は十二面体です（図）。
このような結晶は対称性を持っています。

特性
特徴
結晶
は
特性の異方性: 異なる方向に
異なるが平行方向では同一、および
対称方向でも同様です。
結晶は常に正しい形をしているとは限りません
多面体。
実際の成長条件下では、
自由な成長が難しく、対称的なエッジは可能性があります。
不均一な発達と正しい外形
うまくいかないかもしれませんが、正しい内部
構造は完全に保存されているだけでなく、
物理的特性の対称性は維持されます。
ギリシャ語の「シンメトリー」は「比例」を意味します。
対称的な図形は、等しい、同一の要素で構成されます。
部品。 対称性は物体の特性として理解されるか、
個々のパーツを互いに組み合わせる幾何学的形状
一部の対称変換では異なります。
幾何学的な画像の助けを借りて、
と呼ばれる対称変換が実行されます。
対称性の要素。

水晶の外部カットの対称性を考慮し、
結晶質
水曜日
現在
自分に
どうやって
連続した、固体、いわゆる連続体（
ラテン語からロシア語に翻訳された - 継続的な、を意味します。
固体）。 このような環境では、すべての点がまったく同じになります。
連続体の対称要素は、外部の要素を記述します。
結晶質の多面体の形状なので、まだ存在します。
巨視的対称要素と呼ばれます。
実は
同じ
結晶質
水曜日
は
離散。 結晶は個々の粒子から構成されています
に位置する（原子、イオン、分子）
空間
V
形状
際限なく
ストレッチ
空間格子。 配置の対称性
これらの粒子は、外部の対称性よりも複雑で豊かです。
結晶多面体の形状。 したがって、それとともに、
連続体
検討されています
そして
不連続
-
物質粒子の離散的な実際の構造
と呼ばれる対称要素を備えた
対称性の微細な要素。

対称性の要素
で
結晶質
多面体
会う
単純
要素
対称
（中心
対称、
対称面、回転軸）と複素要素
対称性（反転軸）。
対称中心 (または反転中心) - 特別な点
図形内で、どの点に反映されるか
Figure にはそれ自体と同等の点、つまり両方の点があります
(たとえば、頂点のペア) は同じ直線上にあり、
対称の中心を通過し、から等距離にある
彼。 対称中心があれば、それぞれの面は
空間的な
数字
それは持っています
平行
そして
各エッジの反対方向
等距離、等しい、平行に対応しますが、
反対向きのエッジ。 したがってセンターは
対称性は鏡点のようなものです。

対称面とは、
図を互いに配置された 2 つの部分に分割します
物体としての友人とその鏡像との相対的な関係、
つまり、鏡のように 2 つの等しい部分に分割されます。
対称面 – P (オールド) および m (インターナショナル)。
グラフィックでは、対称面は立体で示されます。
ライン。 Figure には 1 つ以上のものが含まれる場合があります
対称面、そしてそれらはすべて互いに交差します
友人。 立方体には 9 つの対称面があります。

回転軸は回ってみると真っ直ぐです
ある角度から見た図
それ自体と結合します。 回転角度
回転軸 n の次数を決定します。
Figure がそれ自体と何回整列するかを示します
この軸の周りを完全に回転すると (360°):
孤立した状態で 幾何学的形状可能
対称軸は任意の次数であるが、結晶質である
多面体では、軸の次数は制限されており、次数を持つことができます。
次の値のみ: n= 1、2、3、4、6.V
結晶質
多面体
不可能
軸
5 次以上の対称性。 続いて
結晶媒体の連続性の原理から。
対称軸の指定: 旧 - Ln (L1、L2、L3、L4、L6)
そして
国際的
アラビア語
数字で言えば、
回転軸の順番（1、2、3、4、6）に対応します。

グラフィカルに
ロータリー
ポリゴン:
軸
描かれている

対称クラスの概念
それぞれの結晶多面体には集合があります。
対称性の要素。 それぞれの要素を組み合わせることで、
結晶の対称性は必然的に交差し、同時に
新しい対称要素が出現する可能性があります。
次の定理は結晶学で証明されています
対称要素の追加:
1. 2 つの対称面の交線が軸です
回転角度が角度の 2 倍である対称性
飛行機の間。
2. 2 つの対称軸の交点を通過します。
3 番目の対称軸。
3.B
ポイント
交差点
飛行機
対称
と
それに垂直な偶数次の対称軸
対称の中心が現れます。
4. 主軸に垂直な二次軸の数
高次の対称軸 (3 番目、4 番目、
6 番目)、主軸の次数に等しい。

5. 交差する対称面の数
高次の主軸はこの軸の次数に等しい。
対称要素同士の組み合わせの数
結晶中での使用は厳しく制限されています。 あらゆる可能性
結晶内の対称要素の組み合わせが導出される
定理を考慮して、厳密に数学的に
対称要素の追加。
固有の対称要素の完全なセット
特定の結晶は、その対称クラスと呼ばれます。
厳密な数学的導出により、すべてが
可能
のために
結晶質
多面体
組み合わせ
要素
対称
疲れきっている
32 クラスの対称性。

空間格子と要素の関係
対称
特定の対称要素の存在により、
幾何学
空間的な
格子、
堂々とした
ある
条件
の上
共通の
位置
座標軸と軸単位の同等性。
存在する 一般的なルール座標軸の選択、
一連の結晶対称要素を考慮します。
1. 座標軸を特殊または単一で組み合わせる
方向、
繰り返さない
V
結晶
回転軸または反転軸、
軸の次数は 1 より大きく、平面の法線
対称。
2. 結晶内に特別な方向が 1 つだけある場合、それを使用して
座標軸の 1 つ (通常は Z 軸) を結合します。
他の軸は垂直な平面内にあります。
結晶の端に平行な特別な方向。
3. 特別な方向がない場合、座標軸は
同じ平面上にない 3 つの要素と平行に選択される
クリスタルのエッジ。

このルールに基づいて、7 つすべてを取得できます。
結晶系、または結晶系。 それらは異なります
スケール単位 a、b、c、および
軸角度、 。 3 つの可能性: a b c、a=b c、a=b=c
許可する
配布する
全て
結晶学的
座標系（システム）を下位、中位、上位の 3 つのカテゴリに分けます。
各カテゴリは、特定の機能の存在によって特徴付けられます。
対称性の要素。 したがって、最も低いカテゴリーの結晶については、
高次の軸、つまり軸 3、4、および 6 はありませんが、存在する可能性があります。
2 次の軸、平面、対称中心。
中カテゴリーの結晶はより高い軸を持っています
次数があり、2 次の軸や平面も存在する場合があります。
対称性、対称の中心。
最も対称的な結晶が最も高い結晶に属します。
カテゴリー。 複数の高次軸を持っています
(3 番目と 4 番目)、2 次の軸が存在する場合があります。
平面と対称中心。 ただし、車軸が欠品している
6番目の順序。

不連続体と空間の対称性の概念
グループ
可用性
32
クラス
対称
結晶質
多面体は、外部のあらゆる種類のことを示しています。
結晶形態は対称法則に従います。
結晶の内部構造の対称性、配列
結晶内の粒子（原子、イオン、分子）は、
結晶の外形が異なるため、より困難になります。
限界があり、結晶格子が広がる
空間のあらゆる方向に無限に。
結晶中の粒子の配置の法則は次のとおりです。
ロシアの偉大な結晶学者 E.S. によって設立されました。
1891年のフョードロフ。彼は230の方法を発見した
空間格子における粒子の配置 - 230
空間対称群。

空間格子の対称要素
上記の対称要素に加えて (中央
対称、
飛行機
対称、
ロータリー
そして
反転軸)、その他は離散環境で可能
要素
対称、
関連している
と
無限大
空間格子と周期再現性
粒子の配置で。
固有のみの新しいタイプの対称性を考えてみましょう
不連続。 それらは 3 つあります: 移動、スライディング プレーン
反射と螺旋軸。
平行移動とは、すべての粒子を平行に移動させることです
同じ方向へ同じ方向へ
サイズ。
平行移動は対称性の単純な要素です。
それぞれの空間格子に固有のものです。

平行移動と対称面の組み合わせ
かすかな反射面の出現につながります。
平行移動と回転軸の組み合わせにより、
ネジ軸。
かすめ反射の面、または面
スライドは、に反映されると、そのような平面になります。
それは鏡の中のようなもので、その後の放送とともに
指定された平面内にある量だけ存在する方向
特定の識別期間の半分に等しい
方向、体のすべての点が結合されます。 期間中
アイデンティティ、以前と同じように距離がわかるだろう
ある方向に沿った点の間 (たとえば、
単位セル内の周期 a、b、c は周期です
座標軸 X、Y、Z に沿った恒等性)。

らせん軸は直線であり、その周りの回転は
いくつかの
コーナー、
対応する
順番に
車軸、
と
その後、次の倍数だけ軸に沿って移動します。
恒等期間 t、ボディポイントを結合します。
一般的な形式 nS でのねじ軸の指定、ここで n
回転軸の順序を特徴付けます (n=1、2、3、4、6)。
St/n は、軸に沿った移動値です。 この場合S S=0、1、2、3、4、5、6。したがって、2次らせん軸の場合
平行移動は t/2、3 番目の螺旋軸の場合
最小転送量 t/3 のオーダー。
2 次ヘリカル軸の指定は 21 になります。
粒子の整列は軸の周りの回転後に行われます
180° 方向に沿った後続のブロードキャスト、
軸に平行、t/2。
3 次ヘリカル軸の指定は 31 になります。
ただし、最小平行移動の倍数の平行移動を持つ軸も可能です。
したがって、２ｔ／３の並進を伴う螺旋軸３２が可能である。

軸 31 および 32 は、軸を中心に 120° 回転することを意味します
時計回りに翻訳が続きます。 このネジは
軸は右と呼ばれます。 順番が回ってきたら
反時計回り、次に対称中心軸
左翼と呼ばれます。 この場合、軸31右の動作は
軸 32 左と 32 右 - 31 の動作と同じ
左。
螺旋対称軸も考慮可能
4 次と 6 次: 軸 41 と 43 軸 61 と 65、62
64. 右でも左でも構いません。 軸21、42、および軸の動作
63 は、軸を中心とした回転方向の選択には依存しません。
それが理由です
彼らは
は
中性。
条件付き
らせん対称軸の指定:

対称空間群の表記
空間群シンボルには完全な要素が含まれています。
結晶構造の対称性に関する情報。 の上
空間群シンボルの最初の場所に配置されます
ブラベ格子のタイプを特徴付ける文字: P プリミティブ、
と
ベース中心、
私
体中心、F - 顔中心。 で
菱面体晶系では、文字 R が最初の位置に配置されます。
これに 1 つ、2 つ、または 3 つの数字または文字が続きます。
示す
要素
対称
V
主要
の場合と同様の指示。
対称クラスの指定を作成します。
構造内の主な方向のいずれかにある場合
対称面と
対称軸、平面が優先されます
対称性、および空間群記号で
対称面が記録されます。

複数の軸がある場合は、優先されます。
単純な軸 - 回転軸と反転軸
対称性は対称性よりも高い
ネジ軸。
空間群シンボルを使用すると、次のことが簡単にできます。
ブラベ格子の種類、セル システム、要素を決定します。
主な方向に対称性があります。 そう、空間的なもの
グループ P42/mnm (双方晶双錐形のフェドロフ グループ)
親切
対称、
135
グループ）
正方晶系の原始ブラベ細胞を特徴付ける
シンゴニー (4 次螺旋軸 42 が決定する)
正方晶系）。
主な方向性は次のとおりです。
対称性の要素。 方向あり - Z軸
ねじ軸４２は一致しており、垂直である
対称性 M. および 方向 (X 軸および Y 軸)
にはタイプ n のかすめ反射面があります。
対称面 m が通過する方向。

結晶体の構造上の欠陥
ボディの欠陥は動的に分類されます。
(一時的) と静的 (永続的)。
1. 動的欠陥は次の場合に発生します。
機械的、熱的、電磁的
クリスタルに影響を与えます。
これらにはフォノン、つまり一時的な歪みが含まれます。
熱によって引き起こされる格子規則性
原子の動き。
2. 静的欠陥
点状の欠陥と拡張された欠陥があります
体の構造

点欠陥: 占有されていない格子ノード
(欠員); ノードから格子間サイトへの原子の移動。
格子への異質な原子またはイオンの導入。
拡張欠陥：転位（エッジと
ネジ）、気孔、亀裂、粒界、
別の相の微小インクルージョン。 いくつかの欠陥が表示されます
画像上にあります。

基本特性
材料

主な特性には、機械的、熱的、
電気、磁気、技術、そしてそれらの
耐食性。
材料の機械的特性はその能力を特徴づけます
にさらされる製品での使用
機械的負荷。 そのような特性の主な指標
強度と硬度のパラメータが使用されます。 彼らが依存しているのは、
素材の性質だけでなく、形状、サイズ、状態にも影響します
まず第一に、サンプルの表面とテストモード、
読み込み速度、温度、メディアへの曝露などについて
要因。
強度とは、破壊に耐える材料の特性であり、
また、影響下でのサンプルの形状の不可逆的な変化
外部負荷。
引張強さ – 最大値に相当する応力
(サンプル破損の瞬間) を荷重値に換算します。 態度
サンプルに作用する最大の力から元の領域まで
その断面は破壊応力と呼ばれ、
σ×を表す。

変形とは、粒子の相対的な配置の変化です。
材料。 最も単純なタイプは、伸長、圧縮、曲げ、
ねじれ、せん断。 変形とは、サンプルの形状とサイズが変化することです。
変形の結果として。
変形パラメータ – 相対伸び ε = (l – l0)/l0 (ここで
l0 および l – 初期および変形後のサンプル長さ）、せん断角 –
ある点から発する光線間の直角の変化
変形させた状態のサンプルです。 次の場合、変形は弾性と呼ばれます。
負荷またはプラスチックを取り除くと消えます（そうでない場合）。
消えてしまいます（元に戻せません）。 材料の塑性特性
小さな変形は無視されることがよくあります。
弾性限界は、残留変形が生じる応力です（つまり、
e. サンプルのアンロード中に検出された変形）リーチ
技術仕様によって定められた値。 通常入場は
残留変形量は 10–3 ÷10–2% となります。 弾性限界 σу
材料の弾性変形の領域を制限します。
材料の弾性の特性としての弾性率の概念が生まれた
変形が線形である理想的な弾性体を考慮する場合
電圧に依存します。 簡易ストレッチ（コンプレッション）あり
σ = ε
ここで、E はヤング率、または縦弾性率です。
弾性変形（引張、圧縮）に対する材料の抵抗を特徴付けます。 ε – 相対変形。

材料をせん断方向およびその法線に沿ってせん断する場合
せん断応力のみが作用する
ここで、G はせん断弾性率であり、材料の弾性を特徴づけます。
サンプルの形状を変化させますが、その体積は一定のままです。 γ − 角度
シフト
素材を全方向から全方向に圧縮することで、
通常の電圧
ここで、K は体積弾性率であり、
サンプル体積の変化に対する材料の耐性ではなく、
形状の変化を伴う。 Δ – 相対
体積圧縮。
材料の弾性を特徴付ける定数値。
一軸張力はポアソン比です:
ここで、ε' – 相対的な横方向の圧縮。 ε – 相対値
サンプルの長手方向の伸び。

硬度は材料の機械的特性であり、
強度、延性、耐久性を総合的に反映
サンプルの表層の特性。 彼女は自分自身を表現します
局所的なプラスチックに対する材料の耐性
複数のものがサンプルに導入されたときに発生する変形
固体本体 - 圧子。 圧子をサンプルに押し込む
その後のプリントサイズの測定は基本です
材料の硬さを評価するための技術的方法。 で
負荷アプリケーションの特性、設計に応じて
圧子と硬度数の測定により方法が区別されます
ブリネル、ロックウェル、ビッカーズ、ショア。 測定するとき
サンプル表面の GOST 9450–76 に基づく微小硬度
痕跡はわずかな深さで残るため、
この方法は、サンプルが箔の形で作成される場合に使用されます。
薄いフィルム、コーティング。 判定方法
プラスチックの硬さはサンプルへの押し込みによって構成されます
連続塗布による球状チップ
さまざまな負荷。

腐食は、特性や損傷を変化させる物理的および化学的プロセスです。
成分の転移による材料の構造と破壊
環境成分を含む化合物。 下
腐食損傷とは、構造上の欠陥を指します。
腐食によって生じた材料。 機械式なら
衝撃は材料の腐食を促進し、腐食は材料の腐食を促進します。
機械的破壊、機械的腐食が発生する
材料の損傷。 腐食による材料の損失とコスト
機械や装置をそれから保護する能力は継続的に増加しています
人間の生産活動の激化により、
生産廃棄物による環境汚染。
ほとんどの場合、材料の耐食性は次のような特徴があります。
耐食性パラメータの逆数を使用
特定の腐食システムにおける材料の技術的腐食速度。
この特性の規則は、次の場合には適用されません。
材料ですが、腐食系に影響します。 材質の耐食性
腐食システムの他のパラメータを変更せずに変更することはできません。
防食保護は腐食を改良したものです
材料の腐食速度の低下につながるシステム。

温度特性。
耐熱性 - 保持する、またはわずかしか保持しない材料の特性
高温では機械パラメータが変化します。 財産
金属は高温のガスによる腐食作用に耐性があります。
温度を耐熱性といいます。 特徴としては
低融点材料の耐熱性 使用温度
軟化。
耐熱性 – 材料が長期間耐えられる能力
高温での変形や破壊。 これ
使用される材料の最も重要な特性
温度 T > 0.3 Tmel。 このような状態はエンジン内で発生します
内燃機関、蒸気発電所、ガスタービン、
冶金炉など
低温（技術上 - 0 ～ –269 °C）では、温度が上昇します。
材料の静的強度と繰り返し強度、
可塑性と靭性が高くなるにつれて、脆性破壊の傾向が増加します。
冷間脆性 - 材料の脆弱性が低下するにつれて増大すること
温度。 材料の脆性破壊に対する感受性は次によって決定されます。
下降時のノッチ付きサンプルの衝撃試験の結果に基づく
温度。

材料の熱膨張は寸法の変化によって記録されます
温度変化に伴うサンプルの形状。 ガスの場合はそれが義務付けられています
液体中で加熱されたときの粒子の運動エネルギーの増加
固体材料は熱の非対称性と関連しています。
原子間の距離が増加する原子の振動
気温が上昇しています。
材料の熱膨張は定量的に特徴付けられます
体積膨張の温度係数:
固体材料と線形材料の温度係数
拡張子 (TCLR):
– 線形サイズ、サンプル量、および
温度（それぞれ）。
指数 ξ は、熱膨張の状態を示すのに役立ちます (通常は -
一定の圧力で）。
実験的には、αV と αl は膨張率測定法によって決定されます。
外部要因の影響下での身体サイズの変化の依存性。
特別 計測器– 膨張計 – さまざまです
センサーの設計とサイズ登録システムの感度
サンプル。

熱容量とは、物体が受ける熱量の比率です。
あらゆるプロセスにおける状態の微小な変化、
最後の温度上昇が原因:
それらが決定する熱力学的プロセスの特性に従って
材料の熱容量、一定体積における熱容量を区別する
しかも一定の圧力で。 一定加熱時
圧力（等圧過程）、熱の一部が膨張に費やされる
サンプル、そして部分的には材料の内部エネルギーを増加させるためです。 熱、
一定の体積で同じサンプルに伝達されます (等容性プロセス)、
材料の内部エネルギーを増加させることだけに費やされます。
比熱容量、J/(kg K)]、 – 質量に対する熱容量の比
身体。 定圧比熱容量 (cp) と
一定の音量（CV）で。 熱容量と量の比
物質はモル熱容量 (cm)、J/(mol・K) と呼ばれます。 すべてのために
物質 ср > сv、希薄（理想に近い）気体の場合 сmp – сmv =
R (R = 8.314 J/(mol・K) は汎用気体定数です)。

熱伝導率は、身体のより熱い領域からのエネルギーの伝達です。
熱の移動と相互作用の結果として加熱が少なくなる
微粒子 この値は自発性を特徴づけます
固体の温度を均一化します。
等方性材料の場合、フーリエの法則が有効です。
密度ベクトル 熱の流れ qは比例と逆です
温度勾配 T の方向:
ここで、λ は熱伝導率 [W/(m K)] であり、
凝集状態、原子分子構造、構造、
温度やその他の材料パラメータ。
熱拡散係数（m2/s）が目安です
材料の断熱特性:
ここで、ρ – 密度。 結婚した - 比熱材料で
一定の圧力。

材料の技術的特性がコンプライアンスを特徴付ける
材料が製品に加工される際の技術的な影響。 知識
これらの特性により、合理的かつ合理的な設計と
製品を製造するための技術的プロセスを実行します。 主要
素材の技術的特徴は加工性です
切断と圧力、鋳造パラメータ、溶接性、傾向
熱処理時の変形や反りなど。
切削加工性は次の指標によって特徴付けられます。
材料加工の品質 - 加工面の粗さ
サンプル寸法、工具寿命、抵抗の精度
切削 - 切削速度と切削力、切りくず形成の種類。 価値観
指標はサンプルを粉砕するときに決定され、比較されます。
材料のパラメータを標準とします。
圧力加工性は技術段階で決まります
材料の塑性変形を試験します。 評価方法
圧力による加工性は材料の種類とその技術によって異なります
処理。 例えば、金属の曲げ加工の技術試験など
サンプルを所定の角度に曲げることによって実行されます。 サンプルは耐えたとみなされる
破損、層間剥離、裂け目、亀裂が生じていないかどうかをテストします。
シートとテープは特殊な試験機を使用して押出試験が行われます。
プレス。 サンプルに球状の穴が形成され、その瞬間に延伸が停止します
材料の流動性を実現します。 結果は最も偉大な者によって決まる
損傷を受けていないサンプルの穴の深さ。

粉末材料の特徴は加圧加工性です。
流動性、圧縮性、成形性。 判定方法
流動性は、粉末サンプルの有効期限の記録に基づいています。
調整されたシステムによる自発的な覚醒のプロセス
漏斗の穴。 充填速度はこのパラメータによって決まります
加圧加工用粉末モールド材料。
粉末の圧縮性はサンプルの体積に依存するという特徴があります。
粉末対圧力 – プレスの図。 成形性 - 特性
プロセス中に得られた形状を維持するための粉末材料
押しています。
材料の鋳造特性 - 一連の技術
注ぐことによる鋳物の形成を特徴付ける指標
溶かした材料を型に流し込みます。 流動性 −
溶融した材料が金型を満たす能力は、
溶融粘度、溶融温度および金型温度、度
金型の壁をメルトで濡らすなどの長さで評価されます。
直線またはらせん状のチャネルをメルトインで満たす
特殊な鋳造金型。 鋳物収縮 - 体積減少
液体から固体に変化するときに溶けます。 実質的に
収縮は、対応する長さの寸法の比率として決定されます。
無次元の収縮係数の形での金型と鋳造品、
素材ごとに個性的。

溶接性は形成する材料の特性です
溶接継手の性能
母材の品質に応じて、
溶接された。 溶接性の判断基準は、
溶接サンプルの試験結果と
溶接部の母材の特性
縫い目 以下の事項を決定するためのルールが定められています。
金属溶接性インジケーター: 機械式
溶接継手の特性、許容モード
アーク溶接と表面仕上げ、溶接品質
接続と溶接、長期的な強度
溶接された接合部。

結晶学は、結晶、結晶質の自然体の科学です。 結晶物質の形状、内部構造、起源、分布、性質を研究します。

結晶の主な特性（異方性、均質性、自己燃焼能力、一定の融点の存在）は、結晶の内部構造によって決まります。

結晶は、原子が規則的に配置されて多面体の形状をしているすべての固体です。 結晶学は、結晶、結晶質の自然体の科学と呼ばれます。 結晶物質の形状、内部構造、起源、分布、性質を研究します。 結晶は、原子が規則的に配置されて多面体の形状をしているすべての固体です。 適切に形成された結晶の例としては立方体があります。

見出し：

5,000 種類以上の結晶が知られています。 形状もエッジの数も異なります。 結晶の形状は、そのすべての面の全体です。 結晶学では、単純な形とは、対称要素によって接続された同一の面の集合です。 単純な形の中には、立方体や八面体など、空間の一部を完全に囲む閉じた形があります。 さまざまなプリズム、空間などの単純な形状を開きます...

見出し：

シンゴニー（ギリシャ語の σύν 、「一致して、一緒に」、γωνία 、「角度」、文字通り「同様の角度」に由来）は、単位胞の形状に基づく結晶の分割の 1 つです。 Syngony には、同じ数の単位方向を持つ 1 つの共通または特徴的な対称要素を持つ対称クラスのグループが含まれています。 立方晶系、正方晶系、三方晶系、六角形、菱形系、単斜晶系、三斜晶系の 7 つの系があります。

見出し：

ギリシャ語から翻訳された「対称性」は「比例性」（繰り返し）を意味します。 対称的な物体や物体は、空間内で規則的に繰り返される同等の部分で構成されています。 結晶の対称性は特に多様です。 異なる結晶には多かれ少なかれ対称性があります。 これは、内部構造の規則性を反映する、最も重要かつ特有の特性です。

見出し：

幾何結晶学の観点から見ると、結晶は多面体です。 結晶の形状を特徴付けるために、制約要素の概念を使用します。 結晶の外形は、面（面）、エッジ（面の交線）、ファセット角の３つの拘束要素で構成されます。

見出し：

結晶は、物質が何らかの凝集状態から固体に移行するときに発生します。 結晶形成の主な条件は、温度が一定レベルまで低下することであり、その温度を下回ると、過剰な熱運動を失った粒子（原子、イオン）が固有の化学的特性を示し、空間格子にグループ化されます。