Металлофизика. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Металлофизика - раздел физики, в к-ром изучаются структура и свойства металлов и сплавов, взаимосвязь между ними и природа процессов, протекающих в металлах и сплавах. В отличие от физики металлов, где исследуются электронная структура металлов (электронный спектр) и связь её с электрич. магн. и оптич. свойствами (см. Металлы ),M. в основном занимается анализом кристаллич. структуры и связи её с решёточными (упругими, тепловыми, механическими) свойствами металлов и сплавов.

Центр, проблемой M. является изучение атомной структуры металлов и сплавов и её эволюции при изменении температуры, давления, магн. поля и др. Теория позволяет лишь в простейших случаях рассчитать характер кристаллич. структуры исходя из электронного строения атомов, и практически вся информация о кристаллич. решётках получена экспериментально (дифракция рентг. лучей, электронов, нейтронов, электронная микроскопия высокого разрешения, мёссбауэровская спектроскопия).

Кристаллич. структура чистых металлов характеризуется небольшим числом плотноупакованных решёток: объёмно центрированной кубической (ОЦК), гранецент-рированной кубической (ГЦК), гексагональной плотной упаковкой (ГПУ). Более сложные кристаллич. решётки присущи нек-рым лантаноидам и актиноидам (Sn, Ga, In, Mn и др.). Для большинства чистых металлов при изменении температуры (T)или давления (р)наблюдаются полиморфные (аллотропич.) превращения. Для нек-рых ферро- и антиферромагн. металлов превращения с изменением кристаллич. структуры наблюдаются и под воздействием магн. поля. Все полиморфные превращения являются фазовыми переходами 1-го рода и сопровождаются резким изменением большинства физ. свойств (см. Полиморфизм).

Металлич. сплавы представляют собой либо твёрдые растворы, когда атомы металла-растворителя и растворённого элемента образуют общую кристаллич. решётку, совпадающую с решёткой растворителя, либо т. н. интерметаллич. соединения, кристаллич. структура к-рых отличается от структуры чистых компонентов. Атомная структура сплавов определяется в основном соотношением размеров атомов компонентов и их электронным строением. Общим термодинамич. условием образования сплавов является минимум свободной энергии; этому условию могут соответствовать как монофазные, так и гетерофазные структуры. Обобщением данных о состоянии системы в зависимости от её состава, T (иногда и р) служат фазовые диаграммы (диаграммы состояния). Фазовые диаграммы металлич. систем могут быть рассчитаны лишь в простейших случаях; для экспериментального их построения используют разл. методы физ--хим. анализа.

В зависимости от соотношения размеров атомов в сплавах могут образовываться твёрдые растворы замещения (атомы растворённого металла замещают в кристаллич. решётке атомы растворителя) и внедрения (атомы растворённого элемента располагаются в межатомных промежутках решётки растворителя). На базе интерметаллич. соединений могут образовываться твёрдые растворы (дефектные по одному из компонентов). Мин. значению свободной энергии твёрдых растворов соответствует упорядоченное расположение атомов разного сорта (сверхструктура). Разрушение сверхструктур при высоких темп-pax сопровождается появлением аномалий ряда физ. свойств; превращение порядок-беспорядок в зависимости от состава сплава может быть фазовым переходом 1-го либо 2-го рода.

Интерметаллич. соединения условно подразделяют на электронные соединения, фазы внедрения, фазы с простыми стехиометрич. соотношениями, соединения с нормальной валентностью и др. Для электронных соединений характерно наличие почти пост, отношения числа валентных электронов к числу атомов (³/₂, ²¹/₁₃ и ⁷/₄ соответственно для b-, g- и e-фаз). Фазы внедрения могут образовываться при определённых соотношениях атомных радиусов металлов и неметаллов. Простые стехиометрич. соотношения AB₂, AB, AB₅, A₃B присущи фазам Лавеса и родственным им соединениям (см. Интерметаллические соединения).

Кинетич. аспекты проблемы фазовых равновесий в сплавах изучает теория фазовых превращений, рассматривающая процессы зарождения и роста фаз при изменении T, р, состава и т. п. В процессах превращений в сплавах существ, роль играют поля упругих напряжений и ограниченная диффузионная подвижность атомов. Наличие этих факторов обеспечивает, в частности, возможность протекания мартенситных превращений, заключающихся в реализации сдвиговых деформаций и небольших искажений кристаллич. решёток.

Макроскопич. структура реальных металлов (дефекты и примеси) и сплавов характеризует степень их отклонения от идеальной периодичности кристаллич. решётки. Спектр дефектов решёток металлов и сплавов включает вакансии, дислокации, межвёренные границы, поры, включения, трещины и т. п. Дислокац. представления являются основой теории прочности и пластичности; с генерацией и эволюцией точечных дефектов - вакансий и внедрённых атомов - связано изменение свойств металлов и сплавов при облучении (см. Радиационные дефекты). Многие электрич., магн., упругие и др. свойства металлов и сплавов существенно зависят от их реальной макроскопич. структуры.

В M. изучаются аморфные металлы и сплавы, тонкие металлич. плёнки, квазиодномерные кристаллы (см. Квазиодномерные соединения), модулиров. структуры и др. термодинамич. неравновесные системы.

Литература по металлофизике

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.