Металлы – это группа элементов, которые обладают рядом характеристик, таких как электропроводность, теплопроводность, блеск, высокая плотность и твердость, а также способность к пластическим деформациям. Данная характеристика позволяет металлам быть очень прочными, но в то же время деформироваться без образования трещин или разрушений при механическом воздействии.
Пластичность металлов – это их способность к пластической деформации. При этом металлическая кристаллическая решетка пластически деформируется без изменения основной структуры. Из этого следует, что одно из важнейших условий пластичности металлов – это наличие сильных межатомных связей.
Одной из основных причин, почему металлы обладают пластичностью, является особый строение кристаллической решетки металлов, связанное с электронной структурой атомов металлов. Металлы обладают наличием свободных электронов, который связывают кристаллическую решетку между атомами. Эти свободные электроны не прочно связываются с конкретным атомом, а скорее перемещаются свободно по решетке металла. Это позволяет металлам иметь специфические свойства, так или иначе связанные с их электронной структурой. Наличие свободных электронов связано с большими размерами атомов металлов и низкой электроотрицательностью.
При механических действиях на металлы (например, при растяжении, изгибе, прокате, выдавливании) происходит смещение атомов кристаллической решетки на слоях и между слоями (междуатомное скольжение). При этом происходит растяжение кристалла вдоль одних координат и сжатие вдоль других, что позволяет сохранить его форму. При увеличении деформации возникает упрочнение материала, связанное с затруднением смещения атомов кристаллической решетки. В то же время, при высоких температурах пластичность металлов возрастает, так как происходит уменьшение сил межатомного взаимодействия.
Кроме того, форма обработки металла также оказывает влияние на его пластичность. Например, прокат позволяет увеличить пластичность металла в направлении движения взаимодействия атомов, тогда как вытяжка – в направлении, перпендикулярном ему. При этом, однако, изменение формы обработки металла никак не влияет на его кристаллическую решетку.
Также следует отметить, что пластичность металлов может быть изменена при специальной обработке и добавлении специальных примесей. Например, добавление сплавов в металлы может более тщательно контролировать их структуру и свойства. В меди, например, добавление примеси циркония может увеличить её прочность, стойкость к износу и коррозии, при этом сохраняя высокую пластичность.
В целом, пластичность металлов зависит от многих факторов, таких как электронная структура, температура, давление, форма обработки и примеси. Металлы с высокой пластичностью широко используются в различных отраслях промышленности, таких как строительство, машиностроение и производство электроники, и остаются важными материалами в современном мире.