Анизотропия свойств кристаллов

Анизотропия металлов

Плотность расположения атомов по различным плоскостям неодинакова. Так, в решетке ОЦК (объёмно-центрированной кристалл) плоскости (100) принадлежит 1 атом, а плоскости (110) — вертикальной диагональной плоскости куба — 2 атома.
Вследствие неодинаковой плотности расположения атомов в различных плоскостях и направлениях решетки многие свойства (химические, физические, механические) каждого кристалла зависят от направления решетки. Неодинаковость свойств монокристаллов в разных кристаллографических направлениях называется анизотропией.

Свойства аморфных тел, характеризующихся хаотическим расположением атомов, не зависят от направления, т. е. анизотропия является результатом закономерного расположения атомов в кристаллических телах. Разница в физико-химических и механических свойствах может быть весьма существенна. Температурный коэффициент линейного расширения в двух взаимно перпендикулярных направлениях может отличаться в 3-4 раза. Так, медный шар, изготовленный из монокристалла, при нагреве утратит правильную геометрическую форму и превратится в эллипсоид. Не всем свойствам кристаллических тел характерно явление анизотропии. Такое свойство, как теплоемкость от направления не зависит.

Индексы кристаллографических плоскостей и направлений в ОЦК-решетке

Рисунок. Индексы кристаллографических плоскостей и направлений в ОЦК-решетке

Технические металлы являются поликристаллами, состоящими из большого количества анизотропных кристаллов, статистически неупорядоченно ориентированных друг к другу. Поэтому во всех направлениях свойства примерно одинаковы, т. е. поликристаллические металлы изотропны. Но так как их изотропность является не истинной, а усредненной, то их принято называть квазиизотропными телами. Изотропность не будет наблюдаться, если кристаллы имеют одинаковую преимущественную ориентировку в каких-то направлениях. В этом случае поликристаллический металл приобретает анизотропию.