Надо поставить как генеральную задачу металловедения конца XX века теоретический расчет сплавов на любые параметры, для различных условий работы. В США надеются решить эту задачу к 80—90 годам этого столетия (прогноз Консультативного технического совета американского общества металлов с привлечением исследовательских институтов и фирм). Постановка такой задачи в наше время вполне реальна, так как современные математика, физика, химия и металловедение «созрели» для этого. Необходимо развернуть соответствующий фронт исследований, сконцентрировать нужное количество квалифицированных специалистов и учреждений в указанных областях и скоординировать их комплексную творческую работу над этой, одной из важнейших Проблем современности. Я лично полностью уверен, что проблема расчета сплавов с заданными необходимыми свойствами будет решена еще в этом столетии.
Фронт науки, граница между знанием и незнанием в твердом теле находится на электронном уровне.
Здесь ключ к успеху в проблеме расчета сплавов.
Каждый химический элемент по современным представлениям однозначно определяется зарядом ядра, а соответственно и количеством распределенных по различным энергетическим состояниям электронов, а в твердых металлах и сплавах на смену выступает представление о поверхности Ферми и энергетических зонах. Современная квантовая физика (зонная теория) развивает представления об энергетическом спектре твердых тел как многозонной системе из энергетических поверхностей сложной формы, соответственно определяющих различные свойства и определяет металл как твердое тело, обладающее поверхностью Ферми, которая служит как бы «паспортом» металла. Этот воображаемый геометрический образ взят из квантовой механики, так как он очень полезен для отображения картины движения электронов в металле. Поверхность Ферми—это поверхность в пространстве квазиимпульса, отделяющая (в силу наличия принципа Паули) заполненные электронные состояния от незаполненных. У каждого металла имеется своя, свойственная только ему форма поверхности, ограничивающая область импульсного пространства, занятого электронами проводимости при абсолютном нуле. Поэтому в. современных справочниках по металлам надо помещать и данные о поверхности Ферми.
Внутренние электроны не принимают участия в переносе заряда и тепла, в отражении света и поглощении звука. Поверхность Ферми «скорлупа» — тонкая оболочка, представляющая собой тонкий слой электронов проводимости, т. е. свободных электронов, которые и определяют все электронные свойства металлов. В настоящее время разработаны теоретические и прямые экспериментальные методы построения поверхности Ферми, и они уже построены более чем для 30 металлов [17,37-39]. Форма и величина поверхности Ферми очень сильно зависят от типа кристаллической решетки и природы межатомной связи металлов. Знание поверхности Ферми дает возможность объяснить и даже рассчитать электрические [32], тепловые, пластические, упругие, оптические и другие основные физические свойства металлов. Но так пока дело обстоит только в простейших случаях. Анализ поверхности Ферми для многовалентных переходных металлов и тем более их сплавов и соединений составляет очень сложную проблему. Вопрос об электронном строении металлов и сплавов весьма сложен, но это — передний край науки. Когда физики и металловеды в нем до конца разберутся, будут созданы настоящие теоретические основы для понимания природы металлов и сплавов и управления их свойствами. Для обеспечения необходимого опережающего развития теории необходимо расширять, углублять и ускорять экспериментальные исследования распределения электронов в металлах, сплавах и соединениях с помощью дифракционных (дифракция частиц и излучений), гальваномагнитных, резонансных, спектроскопических и других методов, широко используя механизацию, автоматизацию и кибернетику.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.