Структурообразование. Закон структурообразования
Структурообразование – синтез прочности материала в результате проявления взаимодействия между молекулами, атомами и ионами.
Свойства структуры (в т. ч. и прочность) зависят от состава частиц (элементов структуры) и плотности их упаковки (взаимного расположения), от типа связи.
Структурообразование происходит в результате сложного комплекса химических, физических и физико-химических явлений.
Химический фактор определяет последовательность химических превращений и агрегатных состояний.
Физические процессы (квантово-химические и механические) приводят к образованию связей и расположению элементов структуры.
Физико-химические явления, зависящие от состава, температуры и давления, определяют механизм возникновения и развития структуры.
Комплексный закон структурообразования:
Образование соединений, их строение и свойства зависят от числа агрегатных состояний реагентов, числа структурных единиц, соотношения их размеров и взаиморасположения, типов химических связей. Он выражается следующим уравнением:
где Pi – свойство структуры материала;
?,?, ?- коэффициенты, учитывающие формы взаимодействия, внешние условия, влияние среды, соответственно.
Числитель – энергия ионизации вещества;
n1 – число валентных электронов;
Va – объем структурной единицы.
Образование структурных связей в материале обеспечивают следующие процессы:
1 – спекание или плавление;
2 – гидратация;
3 – контактное твердение в условиях прессования.
При спекании происходит перераспределение вещества в теле путем направленной диффузии молекул. В расплаве происходит растворение вещества с последующей конденсацией при охлаждении на ионном и молекулярном уровне.
Гидратационное структурообразование происходит в результате химических реакций с участием воды, которые приводят к образованию кристаллогидратов.
Контактное твердение представляет собой физическое взаимодействие между макрочастицами.
Кристаллизация из раствора в системе “жидкое-твердое” протекает в несколько стадий:
1 – достижение пересыщения в растворе;
2 – образование зародышей новой фазы в жидкости и ее рост до критических размеров
(центров кристаллизации);
3 – рост центров кристаллизации без образования новых;
4 – перекристаллизации – рост более крупных кристаллов за счет растворения мелких.
Управление отдельными стадиями с помощью технологических приемов позволяет оптимизировать структуру и свойства материала
Структурообразование, закон структурообразование – статья на сайте “студент строитель.ру”