Основы материаловедения. Конструкционные материалы и технологии


В. П. Иванников






                ОСНОВЫ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ




Учебное пособие














Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2022

УДК 620.22
ББК 30.36
     И18



Рецензент:
доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВО «Ижевский государственный технический университет имени М. Т. Калашникова» Ломаев ГВ.





    Иванников, В. П.
И18 Основы материаловедения. Конструкционные материалы и технологии : учебное пособие / В. П. Иванников. - Москва ; Вологда : ИнфраИнженерия, 2022. - 300 с. : ил., табл.
          ISBN978-5-9729-1010-6

     Рассматриваются основы кристаллического строения материалов, основные закономерности процесса кристаллизации, агрегатные состояния, свойства железоуглеродистых сплавов, технологии термической обработки металлов и сплавов. Раскрыты вопросы классификации железоуглеродистых сплавов для электро- и теплоэнергетики, титановых, медных и алюминиевых сплавов, конструкционных материалов на основе полимеров, пластмассы и композитов. Рассмотрены технологии металлургического и литейного производства, оборудование для горячей и холодной обработки металлов давлением и резанием, получения сварных соединений, технологии изготовления изделий методами порошковой металлургии, производства полимерных материалов и изделий.
     Для студентов, обучающихся по направлениям подготовки 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника», 21.03.01 «Нефтегазовое дело» и 20.03.01 «Техно-сферная безопасность», 22.03.01 «Материаловедение и технологии материалов».

                                                            УДК 620.22
                                                            ББК30.36








ISBN 978-5-9729-1010-6

     © Иванников В. П., 2022
     © Издательство «Инфра-Инженерия», 2022
                            © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2022

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.......................................................6
ГЛАВА I. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ......................................................8
I.1. Металлы. Кристаллическая, структура ......................8
   I.I.I. Свойства металлов как следствие особенностей междуатомной связи.......................................................8
   I.I.2. Классификация кристаллов по видам химической связимежду атомами....................................................10
I.2. Реальная структураметаллов и дефекты кристаллическихрешеток .......................................15
   1.2.1. Точечные дефекты кристаллического строенияметаллов .15
   I.2.2. Линейные дефекты кристаллическойрешетки.............17
   I.2.3. Анизотропия кристаллов..............................22
   I.2.4. Полиморфизмметаллов.................................24
ГЛАВА II. СТРУКТУРА, СВОЙСТВА И ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ .........................29
II.1. Агрегатные состояния и основные закономерности процесса кристаллизации металлов .............................29
   II.1.1. Основныезакономерностипроцессакристаллизацииметаллов .31
II.2. Металлические сплавы....................................33
II.3. Железо и его сплавы ....................................36
   П.3.1.Диаграммы состояния .................................36
   П.3.2.Диаграмма состояния системы железо-углерод ..........37
   II.3.3 . Углеродистые стали................................46
II.4. Влияние нагрева и скорости охлажденияуглеродистой стали на ее структуру ....................................................49
   II.4.1. Отжиг и нормализацияуглеродистых сталей............51
   II.4.2. Закалка и отпуск ..................................54
   II.4.3. Отпускзакаленныхуглеродистыхсплавов ...............55
II.5. Чугуны..................................................56
   II.5.1. Классификация и свойства чугунов...................56
   II.5.2. Изменения структуры чугунов при охлаждении.........66
ГЛАВА III. ФИЗИЧЕСКИЕ, МЕХАНИЧЕСКИЕ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ ..................................67
III.1. Физические и химические свойства.......................68
Ш.2.Механическиесвойства металловисплавов ................... 76
III.3. Технологические и эксплуатационные свойства металлов и сплавов............................................94
III.4. Особенности определения некоторых механических свойств металлов и сплавов............................................99
III.5. Упругая и пластическая деформации, наклеп ирекристаллизация.............................................102

3

ГЛАВА IV. МЕТОДЫИССЛЕДОВАНИЯИКОНТРОЛЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ, МЕХАНИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕТАЛЛОВ
ИСПЛАВОВ....................................................106
IV.1. Металлография сплавов на основе железа...................111
   IV.1.1. Металлографическиеметоды выявления структуры металлов и сплавов................................111
     IV.1.1.1. Методика и особенности подготовкимикрошлифов для проведениямикроструктурного анализаметаллов и сплавов.112
   IV.1.2. Микроструктуры сталей приразличных термических обработках......................................126
   IV.1.3. Микроструктуры чугунов .............................130
   IV.1.4. Микроструктура алюминия и его сплавов ..............133
   IV.1.5. Микроструктурамеди и ее сплавов.....................136
IV.2. Современныеметоды, средстваитехнологии исследования металлов и сплавов................................140
   IV.2.1. Рентгеноструктурный анализ ирентгеновская дефектоскопия .. 140
   IV.2.2. Электроннаямикроскопия .............................145
     IV........................................................2.2.1. Просвечивающаяэлектроннаямикроскопия (ПЭМ).....146
     I  V.2.2.2. Растровая электроннаямикроскопия .............155
   ГГ.2.3.Дефектоскопия. Методы неразрушающего контроляметаллов и сплавов..................................159
ГЛАВА V. КОНСТРУКЦИОННЫЕМАТЕРИАЛЫ..............................162
V. 1. Конструкционные стали и сплавы...........................162
   V..................................1.1. Классификация сталей.............................162
   V...........1.2. Свойствасталей, обеспечивающиеустойчивость к воздействию температуры и рабочей среды ..............167
V..............................................................2. Железоуглеродистые сплавы для электро- и теплоэнергетики.184
   V........2.1. Материалы котельныхустановок и паровых турбин ...184
     V.........2.1.1. Жаропрочные материалы котельныхустановок и паровых турбин......................................184
     V.........................................................2.1.2. Углеродистыестали...............................185
V.3. Титановые, медные и алюминиевые сплавы ................190
   V...........................................................3.1. Титан и его сплавы .................................190
   V......................................3.2. Медь и её сплавы.................................195
   V.................................3.3. Алюминий и его сплавы............................199
У.4.Неметаллическиематериалы ..................................204
   V................................4.1. Полимеры и пластмассы ...........................204
   V. 4.2. Резиновые и клеящиематериалы........................208
   V.4 .3. Стекло, ситаллы, графит ............................209
   V.4. 4. Композиционныематериалы ............................211

4

ГЛАВА VI. ТЕХНОЛОГИИПРОИЗВОДСТВА
И ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ИИЗДЕЛИЙ.......................................215
VI................................1. Основныеспособылитьяметаллов ...........................217
V............................I.2. Применениелитья вмашиностроении ........................219
VI..........................................................3. Горячая и холодная обработка металлов давлением......227
VI. 4. Волочение и прессование............................233
VI.5 . Способы обработкирезанием, инструменты и станки ...236
   V.....I.5.1. Применяемое оборудование и инструменты длярезания .237
   V.......................................................I.5.2. Оборудование для горячей ихолодной обработки металлов давлением......................................244
V..........................................................I.6. Характеристика способов сварки и схематизация сварочных процессов........................................250
V....................I.7. Технология изготовления деталей методом порошковойметаллургии ........................................257
   V..................I.7.1. Получение порошка исходного материала..............258
   V.......................I.7.2. Формованиеметаллическихпорошков ...................262
   V...........................I.7.3. Спекание и доводка заготовок.......................269
V.....I.8. Технологии производства изделий из полимерныхматериалов.275
   V.........I.8.1. Способы формообразования деталей из полимеров в вязкотекучем состоянии...................................275
   V........I.8.2. Материалы иметоды создания изделий из полимеров....285
ЛИТЕРАТУРА................................................289

5

    ВВЕДЕНИЕ

   Материаловедение и технология конструкционных материалов относятся к числу базовых учебных дисциплин для большинства направлений подготовки специалистов инженерно-технических специальностей. Это научное направление, изучающее связь между составом, строением и свойствами материалов, а также их изменения при различных внешних воздействиях (тепловом, механическом, химическом и т.д.). Основная практическая задача - изыскание оптимального состава, способа получения и обработки материалов для придания им заданных свойств.
   Условно это направление разделяется на теоретическое материаловедение, рассматривающее общие закономерности строения и процессов, происходящих в материалах при различных воздействиях и прикладное (техническое), изучающее основы технологических процессов обработки (термическая обработка, литье, обработка давлением) и конкретные классы материалов.
   В электроэнергетике используются весьма различные материалы, однако основными конструкционными материалами являются металлы. Поэтому содержание курса начинается с изучения основ металловедения.
   Проблемы материаловедения в отношении металлов, главным образом связаны с необходимостью изучения особенностей строения кристаллической структуры и свойств металлов и сплавов в их взаимосвязи, таких как: механические (прочность, вязкость и твёрдость); химические (сопротивление действию агрессивной среды); физические (магнитные, электрические, объёмные и тепловые); технологические (жидкотекучесть, штампуемость, обрабатываемость режущим инструментом, прокаливаемость и т.д.). И все эти проблемы объединены понятием «металловедение» [1].
   Российские ученые сыграли ведущую роль в развитии металловедения. Одним из них является П. П. Аносов, который в1831 году впервые применил микроскоп в разработке методики исследования стали. В 1868 г. Д. К. Чернов открытием критических точек в стали установил подлинно научную причину изменения ее свойств при термической обработке, за что получил международное признание. Существенный вклад в развитие науки о металлах внесли Н. С. Курнаков, А. А. Байков, А. М. Бочвар, Н. А. Минкевич, С. С. Штейнберг, А. П. Гуляев и другие российские ученые, а из зарубежных - А. Ледебур, Р. Аустен, Ф. Осмонд, Л. Троост, А. Мартенс и др.
   Особенно интенсивно развивается металловедение в последние десятилетия. Это объясняется потребностью в новых материалах для исследования космоса, развития электроники, электроэнергетики, в том числе ядерной. Для этого понадобилось включение в число промышленных материалов почти всех элементов периодической системы.
   Неметаллическое материаловедение наибольшее развитие получило при создании синтетических материалов, в которых возможно проектировать и комбинировать свойства исходных веществ с целью получения заданных свойств конечного продукта и готовых изделий.

6

   Основы структурной теории химического строения органических соединений заложил великий русский химик А. М. Бутлеров (1826-1886 гг.).
   На основе исследований Г. С. Петрова (1907-1914 гг.) стало возможным промышленное производство первых синтетических фенопластов. Цепная полимеризация стала возможной в результате разработки Н. Н. Семеновым (19301940 гг.) теории цепных реакций.
   Содержание учебного пособия условно сгруппировано в 6-ти главах. В первой и второй главах учебного пособия рассматриваются основы кристаллического строения материалов, основные закономерности процесса кристаллизации, агрегатные состояния, свойства железоуглеродистых сплавов, технологии термической обработки металлов и сплавов. Важные физические понятия напряжений и деформаций рассмотрены не только с позиций физики твердого тела, но и на основе феноменологического подхода, с позиций механики сплошной среды. Даны определения основных механических характеристик материалов, описаны основные методы механических испытаний, рассмотрены закономерности упрочнения и разупрочнения материалов при их деформации и нагреве.
   Описаны методика и правила построения диаграмм фазового равновесия (диаграмм состояния), рассмотрены основные типы диаграмм состояния сплавов, обладающих различной способностью к образованию твердых растворов, химических соединений или превращений в твердом состоянии.
   В третьей и четвёртой главах достаточно подробно рассмотрены технологические, физические, механические свойства металлов и сплавов, технологии и методы исследования их характеристик, рассмотрено влияние легирования на свойства сталей, методы упрочнения сплавов. Особое внимание уделено коррозионно-стойким, жаростойким и жаропрочным сплавам, а также инструментальным сталям и другим инструментальным материалам для обработки металлов давлением и резанием.
   Пятая глава посвящена вопросам классификации железоуглеродистых сплавов для электро- и теплоэнергетики, титановых, медных и алюминиевых сплавов, конструкционных материалов на основе полимеров, пластмассы и композитов. В шестой главе рассмотрены технологии металлургического и литейного производства, оборудование для горячей и холодной обработки металлов давлением и резанием, получения сварных соединений, технологии изготовления изделий методами порошковой металлургии, производства полимерных материалов и изделий.
   Учебное пособие написано в связи с необходимостью дальнейшего развития методического обеспечения и повышения качества обучения студентов кафедры «Теплоэнергетика» УдГУ в соответствии с ФГОС ВО, рабочими программами по дисциплине «Материаловедение и технология конструкционных материалов» по направлениям подготовки 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника», 21.03.01 «Нефтегазовое дело» и 20.04.01 «Техносферная безопасность».

7

ГЛАВА I
СТРУКТУРА И СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ


    1.1. Металлы. Кристаллическая структура


    1.1.1. Свойства металлов как следствие особенностей междуатомной связи

   Кристаллом называется твердое тело, состоящее из атомов (ионов или молекул), расположенных с периодической повторяемостью в трех измерениях.
   Идеальный кристалл можно построить путем бесконечного закономерного повторения в пространстве одинаковых структурных единиц (элементарных ячеек). Структурная единица кристалла - элементарная ячейка, может содержать несколько атомов или молекул.
   Любую кристаллическую структуру можно описать с помощью периодически повторяющейся в пространстве элементарной части кристаллической решетки, называемой элементарной ячейкой (имеющей форму параллелепипеда -рис. 1.1 ),с каждой точкой которой связана некоторая группа атомов [2].


Рис. 1.1. Условный образ простейшей структурной единицы кристаллическойрешётки

   Эта группа атомов называется базисом; базис повторяется в пространстве и образует кристаллическую решетку. Впервые понятие кристаллической решетки ввел Огюст Браве - 1848 г.
   Введём три независимых базисных вектора ai, bi, ci исходящих из одной точки и построим результирующий вектор
r = р a i + n2 bi + n₃ c i.              (1. 1)
   Если ni, n2, пз, начиная с единицы, принимают последовательно все целочисленные значения, то формируется пространственная решетка, обладающая периодичностью по всем трем направлениям.

8

   В кристаллографии за единицу измерения обычно принимают размер векторов ai, bi, ci ив этом случае эти вектора называются осевыми единицами.
   Параллелепипед, образованный базисными векторами, называют элементарной ячейкой. Длину ребра элементарной ячейки вдоль одной из осей называют постоянной решетки. Поскольку а, р, у - углы между базисными векторами могут принимать различные значения, то элементарная ячейка может иметь форму косоугольного параллелепипеда, призмы или куба. Постоянные решетки в разных направлениях также могут быть различными. Решетки данного вида принято называть простыми.
   Ячейки, в которых атомы располагаются не только в вершинах, называются сложными. Более сложные пространственные решетки могут быть получены из простых решеток, взаимно сдвинутых на определенную величину. Простую решетку имеют обычно одноатомные кристаллы. Двух-, трёх-, четырехатомные кристаллы имеют более сложную решетку, состоящую соответственно из двух, трех или четырех вдвинутых друг в друга простых решеток.
   Во всех вершинах элементарной ячейки располагаются одинаковые атомы или группы атомов, поэтому все вершины ячеек эквивалентны друг другу и их называют узлами решетки. Элементарные ячейки, атомы в которых располагаются только в вершинах, называются простыми или примитивными, на каждую такую ячейку в среднем приходится один узел.
   Важнейшим параметром кристаллической решетки является координационное число, указывающее число ближайших частиц, окружающих данную частицу кристалла.
   Например, для кристалла NaCl координационное число равно 6. Каждый атом Na окружен шестью ионами Cl, а каждый ион Cl - шестью ионами натрия.
   Существуют пять типов двухмерных решеток, а трехмерных пространственных решеток будет уже четырнадцать. Пространственные решетки Браве показаны на рис. 1.2.
   По взаимному расположению и соотношению базисных векторов кристаллические решетки объединяются в системы (сингонии: син. - на латыни «одинаковый» , гон. - на латыни «угол»). Сингоний семь: триклинная, моноклинная,ромби-ческая, тетрагональная, ромбоэдрическая, гексагональная, кубическая. То есть, в природе существует 7 видов кристаллических решеток, обладающих сходными элементарными ячейками.
   Самих же видов кристаллических решеток всего четыре: простая, базоцентрированная, объемоцентрированная и гранецентрированная. Каждая из этих кристаллических решеток может быть представлена совокупностью двух или большего числа простых подрешеток, смещенных относительно друг друга. Отсюда, как это и показано выше, образуется в общей сложности 14 видов различных решеток, называемых решетками Браве.
   Среди них, например: объёмоцентрированные (ОЦК) - характерны для железа и вольфрама; гранецентрированные (ГЦК) - характерны для меди, алюминия, свинца, никеля и т.д. [2].

9

Рис. 1.2. Четырнадцать пространственныхрешетокБраве.
* Показаны обычно используемые ячейки, которые не всегда являются примитивными. Р - символ примитивной ячейки, I - объемноцентрированной, F - гранецентрированной, С-с центрированными основаниями, R - ромбоэдрической


    1.1.2. Классификация кристаллов по видам химической связи между атомами

   Классификацию кристаллов можно провести не только по геометрическим признакам, но и по физической природе сил, удерживающих атомы в узлах кристаллической решетки, т.е. по видам химической связи между атомами [3,4].

10

   Между атомами в общем случае могут действовать гравитационные, магнитные и электрические силы. Однако гравитационное и магнитное: взаимодействия между атомами весьма малы.
   Так, потенциальная энергия гравитационного взаимодействия двух наиболее тяжелых атомов с атомным весом 250, расположенных на расстоянии 0,3 нм, равна 2,4-10~³² эв.
   Энергия магнитного взаимодействия двух элементарных магнитных диполей, находящихся также на расстоянии 0,3 нм, равна 7-10~⁶ эв. Эта энергия значительно больше гравитационной, но и она меньше средней энергии связи атомов в кристаллах, наблюдаемой экспериментально.
   Электростатическая энергия взаимодействия двух элементарных электрических зарядов, находящихся на расстоянии 0,3 нм, равна 5 эв, что по порядку величины соответствует энергии химической связи, т.е. энергии связи валентных электронов в атомах. Следовательно, основную роль в образовании межатомных химических связей в кристаллах играют электрические силы, обусловленные валентными электронами.
   По физической природе электрических сил, образующих кристаллическую структуру, различают четыре вида кристаллических решеток и соответственно четыре вида химических связей: ионная, ковалентная, металлическая и молекулярная. Такая классификация кристаллов в отличие от классификации по геометрическим признакам позволяет сделать некоторые выводы об их свойствах.
   Рассмотрим основные свойства химических связей.
   Ионная, связь
   Ионный вид связи в большинстве случаев образуется в результате соединения металлов с металлоидами (NaCl, КС1, СиС1г, CsCl и др.).
   В качестве примера ионного кристалла рассмотрим NaCl. Натрий имеет на один валентный электрон больше, чем у инертного газа неона. У хлора в свою очередь на валентной орбите не хватает одного электрона по сравнению с инертным газом аргоном. Известно, что атомы инертных газов имеют наиболее устойчивые орбиты, то придает им химическую стойкость. При образовании NaCl атом натрия отдает единственный валентный электрон хлору, в результате чего оба атома приобретают устойчивые внешние электронные оболочки и становятся соответственно положительным и отрицательным ионами. Равновесное состояние решетки такого ионного кристалла обеспечивается уравниванием кулоновской силы притяжения разноименных ионов силой отталкивания внутренних электронных оболочек, что соответствует минимальной потенциальной энергии системы.
   Рассчитаем ориентировочно энергию ионной связи применительно к NaCl. Образование положительного иона натрия требует затраты энергии ионизации атома натрия, равной 5,1 эв. Образование отрицательного иона хлора сопровождается выигрышем энергии сродства атома хлора к электрону 3,7 эв. В целом процесс образования ионов требует затраты энергии, равной 1,4 эв.
   При электростатическом притяжении ионов выделяется значительное количество энергии, определяемое кулоновским взаимодействием.

11

   Электростатическая энергия ионов в молекуле NaCl, расположенных на расстоянии 0,25 нм (по спектроскопическим экспериментальным данным), равна 5,7 эв. Следовательно, энергия образования ионной молекулы NaCl из нейтральных атомов равна 4,3 эв. Из приведенного расчета можно сделать важный вывод о том, что для ионных кристаллов характерна значительная величина энергии связи. Этим объясняются высокие прочность и температура плавления ионных соединений.
   Многие ионные кристаллы прозрачны, диамагнитны и являются изоляторами. При высоких температурах с увеличением подвижности атомов возникает электропроводность ионного типа, сопровождающаяся переносом отдельных ионов в кристалле под действием электрического поля.
   Каждый вид химической связи может быть охарактеризован степенью насыщения связи. Ионная связь является ненасыщенной, т. е. каждый ион стремится сблизиться с максимальным числом противоположно заряженных ионов.
   Ковалентная, связь
   Рассмотрим упрощенную картину образования ковалентной связи на примере молекулы водорода [4]. В изолированном атоме водорода центр тяжести отрицательного заряда, образуемого вращающимся вокруг ядра электроном, находится в центре атома и совпадает с центром тяжести ядра (рис. 1.3).


Рис. 1.3. Распределение электронной плотности в основном состоянии атома водорода

   При сближении атома водорода со вторым подобным атомом положение существенно изменяется (рис. 1.4, а). Наличие второго атома нарушает равномерное вращение электрона и создает возмущение его движения.


Рис. 1.4. Распределение электронной плотностиу двух взаимодействующих атомов водорода: а - электронные спины параллельны (отталкивание);
б - электронные спины антипараллельны (молекула Н2)

12

   При этих условиях уже нельзя считать, что один электрон вращается вокруг одного из ядер, а второй - вокруг другого. На определенном участке пути «чужое» ядро будет влиять на электрон сильнее, чем «собственное», в результате чего электрон начнет вращаться вокруг второго ядра. Далее наступит момент, когда преобладающими вновь станут силы собственного ядра и электрон начнет вращаться вокруг него. Такое явление будет, иметь место для каждого; из двух электронов, причем описанная картина усложняется тем, что между самими электронами будутдействовать силы взаимного отталкивания (рис. 1.4, б).
   Из сказанного ясно, что при переходе от изолированных атомов к молекуле каждый электрон перестает принадлежать определенному ядру, а обобществляется, совершая симметричные движения относительно обоих ядер. Характер его движения становится, значительно более сложным, чем для изолированного атома. Таким образом, в процессе образования молекулы, атомы как система, состоящая из ядра и электрона, перестают существовать. Электроны, которые принадлежали определенным атомам, теперь связаны с обоими ядрами. Молекула водорода уже не представляет собой простую совокупность двух атомов водорода, а является совершенно новой системой. При установлении ковалентной связи выделяется определенное количество энергии, равное энергии взаимодействия между атомами в системе.
   Рассмотренный механизм образования ковалентной связи является весьма упрощенным. Более глубокой причиной возникновения ковалентной связи является обменное взаимодействие. Обменное взаимодействие проявляется в процессе обмена электронами между атомами и имеет квантово-механическую природу. Силы обменного взаимодействия называются обменными силами, а их энергия - обменной энергией. Признаком появления обменного взаимодействия является перекрытие электронных оболочек взаимодействующих атомов. В зависимости от ориентации спинов обобществляющихся электронов обменное взаимодействие проявляется в возникновении сил притяжения или отталкивания между сближающимися атомами. При антипараллельной ориентации спинов между атомами возникает сила притяжения, а при параллельной ориентации -сила отталкивания. Следовательно, молекула с ковалентной связью может быть образована лишь из атомов с противоположным направлением спинов валентных электронов.
   Ковалентная связь имеет направленный характер: она образуется и том направлении, в котором расположена наибольшая часть электронного облака коллективизированных электронов.
   Аналогичный по характеру механизм взаимодействия наблюдается не только у атомов водорода, но и у более сложных элементов, кристаллизующихся в решетке типа алмаза. При этом внутренние электроны остаются связанными с соответствующими ядрами и в образовании ковалентной связи практически не принимают участия. В случае германия и кремния каждый атом с помощью своих валентных электронов участвует в обменном взаимодействии с четырьмя ближайшими соседями по решетке. Каждый атом при этом находится в центре тетраэдра, образованного ближайшими соседями. На рис. 1.5 условно показана


13