Структура материала.

Характеризуется качеством и количеством составляющих, а также их взаимным расположением и связями между ними. По методу изучения различают: макроструктуру – строение, видимое невооружённым глазом; микроструктуру – строение, видимое в микроскоп; ультра микроструктуру – внутреннее строение, изучаемое методом электронной микроскопии. Идеальный кристалл имеет пространственную решётку расположения атомов, ионов и молекул. Строение реальных кристаллических и аморфных веществ существенно отличается по следующим позициям:

1. Структура материала у поверхности существенно отличается от структуры в их толще. Атомы и молекулы на поверхности вещества более активны, поэтому поверхность материала покрыта слоями других веществ, что существенно изменяет свойства материала в целом. Вследствие этого структура всегда находится в неравновесном внутренне-напряжённом состоянии.

2. Важнейшими критериями качества структуры является плотность, объёмная масса и пористость материала. Зная эти показатели можно судить о прочности и долговечности материала. Наиболее высокой прочностью обладает идеально однородный материал. Появление неоднородности вызывает концентрацию напряжений, вследствие чего образуются микротрещины.

3. Структура материала может быть 1,2 или многокомпонентной. Различают конгломератную (бетон), волокнистую (древесина), слоистую (текстиль) и рыхлозернистую (песок, щебень) макроструктуру. Для простоты изучения многокомпонентные структуры обычно различают на 2 компонентные.

4. В формировании свойств материалов важное значение имеет их микроструктура, по характеру связи между компонентами можно выразить 3 типа микроструктур: коачуляционная – пространственные микросетки, возникшие путём беспорядочного сцепления мельчайших частиц дисперсионной фазы через тонкие прослойки жидкой или газообразной среды. Свойства коачуляционной структуры обусловлены наличием тонких плёнок в местах контакта частиц фазы, поэтому эти структуры характеризуются малой прочностью, хорошей пластичностью и способностью восстанавливать структуру после её разрушения металлическими или температурными воздействиями (тиксотропность). Конденсационная – представляет собой хрупкие пространственные микросетки, которые образуются из коачуляционных структур вследствие уменьшения в системе жидкой фазы (высушенная глина). Возникает непосредственным контактом между частицами фазы. При этом прочность увеличивается, но утрачивается пластичность и тиксотропность. Кристаллизационная структура – пространственные сетки образуются в результате непосредственного срастания отдельных кристаллов. Структура обладает большой прочностью, разрушается без заметных остаточных деформаций и характеризуется отсутствием тиксотропных свойств. Данная структура характерна для горных пород и цементобетона. Между рассматриваемыми структурами могут быть промежуточные структуры. По крупности зёрен, составляющих материал различают крупно, средне и мелкокристаллические структуры. С уменьшением крупности зерен существенно изменяются свойства материала. Это связано с повышением неоднородности материала и увеличением его внутреннего напряжённого состояния. Структура оказывает большое влияние на изоляционные, технологические и эксплутационные свойства материала, а также на их долговечность.