Hoofdstuk 3: Fundamentele aspecten en eigenschappen van
de metaalstructuur
3.1) Korrel en korrelgrens
Metaalmonster met optische microscoop onderzoeken, merkt men korrels
op. Bij nauwkeuriger bekijken van korrel, bevatten deze een regelmatige
ordening van de atomen.
Korrelgrenzen zijn de grenzen georiënteerd tot daar waar de atoomstructuur
niet verandert, de korrelgrens is enkele atoomlagen dik (wanordelijke
ordening).
3.2) Elementaircel en atoomrooster
De kleinste eenheid van de korrel noemen we een elementaircel of
eenheidscel. -> eenvoudige meetkundige vorm: vb. kubus, nooit bolvormig
Elke korrel is een aaneenschakeling van een groot aantal elementairecellen,
dit heeft een roosterparamter a, en wordt atoomrooster genoemd.
3.3) Soorten elementaircellen bij zuivere metalen
3.3.1) Dichtstestapeling
Omdat de atomen in metalen veel dichter bij elkaar zitten dan water is de
massadichtheid groter:
Staal: = 7,8 ton/m3
Om stapeling modelmatig uit te werken, verondersteld dat atomen harde ronde
bollen zijn met gelijke diameter die elkaar gelijkmatig beïnvloeden (aantrekken of
afstoten).
Gestapelde metaalatomen vormen een reeks zeshoeken die allemaal in elkaar lopen
gebouwd uit atomen.
-> Hexagonaal gecentreerde symmetrie
Materialenleer – H3 – Fundamentele aspecten en eigenschappen van de metaalstructuur (1/6)
, De mogelijke ruimtelijke structuren:
- AB, AB, AB
- ABC, ABC, ABC
3.3.1.1) Stapeling ABC
-> Kubische vlakken gecenterde KVC-stapeling. De eenheidscel is namelijk een
kubus met atomen, in de hoekpunten en in het midden van elk kubusvlak.
Elk hoekpuntatoom behoort tot 8 kubussen, elk zijvlakatoom tot 2 kubussen.
Een elementaircel bevat:
1 1
8 x 6 x =4 atoommassa-eenheden
8 2
Vullingsgraad van 74%
KVC-cel bevat 4 verschillende georiënteerde dichtstgestapelde vlakken,
octaedervlakken.
Globaal heeft de KVC-structuur dus 4x3 = 12 dichtst bezette richtingen.
Deze zorgen dus voor een goede plastische vervormbaarheid.
vb: Cu, Ni, Al, -Fe, ...
Roosterparameter, grootte van kubusribbe: a.
3.3.1.2) Stapeling AB
Hexagonale dichtste stapeling of HDP-structuur. Eenheidscel is recht prisma met
hexagonaal basisvlak.
Roosterparameter, a zijde van regelmatige basiszeshoek en c hoogte van het
prisma.
Elke cel heeft atomen op de twaalf hoekpunten van boven-en basisvlak. Twee
atomen in het midden en 3 in het tussenvlak.
Een elementaircel bevat:
1 1
12 x 32 x =6 atoommassa-eenheden
6 2
Vullingsgraad van 74%
Slechts één dichtsgestapeld vlak (het basisvlak) met 3 dichtsbezette richtingen.
Plastische vervormbaarheid van deze metalen is beperkter dan KVC-metalen.
vb: Mg, Zn, Cd, Be, Ti, ...
Materialenleer – H3 – Fundamentele aspecten en eigenschappen van de metaalstructuur (2/6)
de metaalstructuur
3.1) Korrel en korrelgrens
Metaalmonster met optische microscoop onderzoeken, merkt men korrels
op. Bij nauwkeuriger bekijken van korrel, bevatten deze een regelmatige
ordening van de atomen.
Korrelgrenzen zijn de grenzen georiënteerd tot daar waar de atoomstructuur
niet verandert, de korrelgrens is enkele atoomlagen dik (wanordelijke
ordening).
3.2) Elementaircel en atoomrooster
De kleinste eenheid van de korrel noemen we een elementaircel of
eenheidscel. -> eenvoudige meetkundige vorm: vb. kubus, nooit bolvormig
Elke korrel is een aaneenschakeling van een groot aantal elementairecellen,
dit heeft een roosterparamter a, en wordt atoomrooster genoemd.
3.3) Soorten elementaircellen bij zuivere metalen
3.3.1) Dichtstestapeling
Omdat de atomen in metalen veel dichter bij elkaar zitten dan water is de
massadichtheid groter:
Staal: = 7,8 ton/m3
Om stapeling modelmatig uit te werken, verondersteld dat atomen harde ronde
bollen zijn met gelijke diameter die elkaar gelijkmatig beïnvloeden (aantrekken of
afstoten).
Gestapelde metaalatomen vormen een reeks zeshoeken die allemaal in elkaar lopen
gebouwd uit atomen.
-> Hexagonaal gecentreerde symmetrie
Materialenleer – H3 – Fundamentele aspecten en eigenschappen van de metaalstructuur (1/6)
, De mogelijke ruimtelijke structuren:
- AB, AB, AB
- ABC, ABC, ABC
3.3.1.1) Stapeling ABC
-> Kubische vlakken gecenterde KVC-stapeling. De eenheidscel is namelijk een
kubus met atomen, in de hoekpunten en in het midden van elk kubusvlak.
Elk hoekpuntatoom behoort tot 8 kubussen, elk zijvlakatoom tot 2 kubussen.
Een elementaircel bevat:
1 1
8 x 6 x =4 atoommassa-eenheden
8 2
Vullingsgraad van 74%
KVC-cel bevat 4 verschillende georiënteerde dichtstgestapelde vlakken,
octaedervlakken.
Globaal heeft de KVC-structuur dus 4x3 = 12 dichtst bezette richtingen.
Deze zorgen dus voor een goede plastische vervormbaarheid.
vb: Cu, Ni, Al, -Fe, ...
Roosterparameter, grootte van kubusribbe: a.
3.3.1.2) Stapeling AB
Hexagonale dichtste stapeling of HDP-structuur. Eenheidscel is recht prisma met
hexagonaal basisvlak.
Roosterparameter, a zijde van regelmatige basiszeshoek en c hoogte van het
prisma.
Elke cel heeft atomen op de twaalf hoekpunten van boven-en basisvlak. Twee
atomen in het midden en 3 in het tussenvlak.
Een elementaircel bevat:
1 1
12 x 32 x =6 atoommassa-eenheden
6 2
Vullingsgraad van 74%
Slechts één dichtsgestapeld vlak (het basisvlak) met 3 dichtsbezette richtingen.
Plastische vervormbaarheid van deze metalen is beperkter dan KVC-metalen.
vb: Mg, Zn, Cd, Be, Ti, ...
Materialenleer – H3 – Fundamentele aspecten en eigenschappen van de metaalstructuur (2/6)
