Анизотропия в кристаллах

Все физические, включая и прочностные, свойства металлов вдоль раз­личных кристаллографических направлений зависят от числа атомов, распо­ложенных на упомянутых направлениях.

В действительности в кристаллической решетке на различных направ­лениях находится разное число атомов. Например, в кубических решетках (см. рис. 1.2) вдоль диагоналей куба ОЦК решетки [111] или диагоналей гра­ней решетки ГЦК [110], [101], [011] размещается больше атомов, чем по на­правлениям вдоль ребер кубов [100], [010], [001].

Из сказанного следует, что в кристаллических веществах должна на­блюдаться анизотропия, т. е. неодинаковость свойств вдоль различных кри­сталлографических направлений.

Таким образом, анизотропия является закономерным результатом упо­рядоченного расположения атомов в кристаллических телах. Анизотропия механических и других свойств наблюдается при испытании образцов, выре­занных вдоль различных кристаллографических направлений.

Наглядным и убедительным подтверждением наличия анизотропии является опыт с медным шаром, изготовленным из монокристалла. Если такой шар нагревать, то вследствие неодинаковости коэффициентов ли­нейного расширения по различным направлениям он зримо утратит гео­метрически правильную форму шара и превратится в эллипсоид. Не всем свойствам кристаллических тел присуще явление анизотропии. Например, такое свойство, как теплоемкость, от направления не зависит.

Следует особо подчеркнуть, что анизотропия проявляется только в пре­делах одного кристаллического зерна, или монокристалла. Реальные метал­лы являются телами поликристаллическими, состоящими из огромного чис­ла зерен, произвольно ориентированных друг к другу своими кристаллогра­фическими направлениями и плоскостями.

В связи с этим недостаток какого-либо свойства по одному из направлений приложения силы в одних зернах компенсируется избытком этого свойства по этому же направлению в других зернах. Поэтому реальные металлы являются изотропными телами, т. е. телами с примерно одинаковыми свойствами по всем направлениям. Поскольку их изотропность является не истинной, а усредненной, то их принято называть квазиизотропными или псевдоизотропными телами.