Взаимосвязь между внешне проявляющимися свойствами материалов и их внутренним строением, страница 4

АСКРЫТИЕ внутренней структуры материалов создало основу для понимания твердого состояния вещества вообще и конкретных материалов в частности. Объединение знаний, полученных теоретическим и опытным путем, позволило не только разработать более эффективные методы обработки природных материалов, но и создать огромное количество новых искусственных материалов, таких, как синтетические волокна и пластмассы, высоконапряженные и жаропрочные металлические сплавы, стеклянные волокна, используемые в качестве оптических волноводов, магниты, изготовленные из редкоземельных элементов, различные виды высоконапряженной керамики, композиты и полупроводники, составляющие основу современной микроэлектроники.

Эти новые рубежи достигнуты наукой, сформировавшейся на основе интеграции различных дисциплин и получившей название материаловедения. Ее представители, как бы они себя ни называли — учеными или инженерами, — имеют дело с изучением взаимосвязи между структурой, свойствами и поведением материалов, а также зависимости этих взаимосвязей от методов обработки. Эти термины требуют некоторого определения.

Всякий материал имеет структуру, под которой понимается определенное расположение, или конфигурация, составляющих его компонентов. Начнем с того, что он обладает субатомной структурой; ее анализируют, изучая размещение и плотность электронов и их взаимодействие. На следующем уровне исследуется организация атомов или молекул — например, расположение атомов в кристаллической решетке. Следующий структурный уровень охватывает очень большие группы атомов с хорошо выраженными особенностями, такие, как отдельные зерна металла и керамики. Аггломераты этих групп образуют микроструктурные элементы, а те в свою очередь — макроструктуру, которую можно видеть невооруженным глазом.

Любой материал обладает также определенными свойствами, под которы$ли понимается характерная реакция материала на внешнее воздействие. Например, механические

НАУКИ-1986/№

ДЕО(-

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП, установленный в институте материаловедения при Антверпенском университете, может разрешать атомную структуру образца материала. Электроны, ускоренные в большой камере до энергии 1 ,25 млн. вольт, фокусируются на образец электромагнитными линзами в колонке, расположенной в нижней части установки. Изображение наблюдается на флюоресцентном экране или записывается на фотопластинке. Возможность придать электронам большое ускорение, благодаря которому они могут проходить сквозь толстый образец, делает этот электронный микроскоп эффективным прибором для исследования материалов.