นิรนาม

ผู้เขียน : นิรนาม

อัพเดท: 17 ม.ค. 2015 07.41 น. บทความนี้มีผู้ชม: 4070044 ครั้ง

www.thummech.com
เป็นความรู้เกี่ยวกับโลหะในทางทฤษฏี ทั้งโลหะที่เป็นเหล็ก และไม่ใช่เหล็ก
โลหะที่เป็นเหล็กที่จะกล่าวก็คือ เหล็ก และเหล็กกล้า
โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก เช่น อลูมิเนียม ทองแดง แมกนีเซียม ฯลฯ
ตัวอย่างที่จะกล่าวในหนังสือเล่มนี้จะกล่าวเกียวกับ
- กรรมวิธีการผลิตโลหะ
- คุณสมบัติของโลหะ
- การวิเคราะห์โครงสร้างโลหะ
- การปรับสภาพของโลหะ
- แนวทางที่จะนำไปใช้ประโยชน์
-ฯลฯ

ลองติดตามผลงานดูนะครับ ติชมกันได้นะ มีคำถามอะไรก็ถามได้ ถ้ารู้ก็จะตอบให้ครับ

เมื่อการพัฒนาทางด้านวัตถุมีสูง มองมุมกลับ การพัฒนาทางด้านจิตใจ ด้านคุณธรรมก็ต้องให้สูงตามไปด้วย

วัตถุประสงค์ที่ทำก็คือ อยากเห็นประเทศของเรามีความทัดเทียม หรือเหนือกว่าประเทศที่พัฒนาแล้ว มีการสร้างเทคโนโลยีเป็นของตัวเอง ไม่ต้องตามใคร


51 บทที่ 7 โครงสร้างผลึก

 

บทที่ 7 โครงสร้างผลึก

(Crystal structure)

 

รูปเกร็ดน้ำแข็งในช่องแช่แข็งของตู้เย็น

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

 

      เกร็ดน้ำแข็งที่เกาะตามขอบภาชนะในช่องแช่แข็งของตู้เย็น เกิดจากการที่ละอองน้ำในอากาศภายในช่องแช่แข็งเกิดการกลั่นตัวจนเป็นน้ำแข็ง หรืออีกตัวอย่างก็คือ น้ำเกลือในหม้อต้มเมื่อต้มจนให้น้ำระเหยออกหมดก็จะเหลือแต่เกลืออยู่ภายในหม้อ เมื่อนำทั้งสองตัวอย่างมาส่องขยายด้วยกล้องจุลทรรศน์ หรือแว่นขยายจะพบว่ามันมีลักษณะเป็นเหลี่ยม ๆ เป็นรูปแบบ ซึ่งเรียกลักษณะเหล่านี่ว่า ผลึก (Crystal)  

   

รูปผลึกของน้ำแข็ง

 

รูปเกลือที่มีรูปร่างเป็นเหลี่ยมในรูปแบบผลึก

 

ในโลหะก็มีรูปแบบของผลึกเหมือนกัน โดยเหล็ก และเหล็กกล้าที่กำลังหลอม มีสถานะเป็นของเหลวอุณหภูมิสูง และเมื่อเหล็กหลอมเหลวถูกทำให้เย็นตัวลงเกิดเป็นของแข็ง จะก่อรูปร่างเป็นผลึกในหลายส่วนของเหล็กหลอม โดยมีการเติบโตอย่างช้า ๆ โตขึ้นเรื่อย ๆ จนกลายเป็นของแข็ง การโตขึ้นของผลึกหลาย ๆ จุดที่อยู่ใกล้กันจนเกิดการชนกันระหว่างขอบของผลึก โดยชนกันแบบ ขอบต่อขอบ (Elbow to elbow) ของผลึก จนกลายเป็นสถานะของแข็งในที่สุด ดูที่รูป

 

รูปการเติบโตของผลึก โดยผลึกข้างเคียงชนกันแบบขอบต่อขอบ

 

รูปโครงสร้างทางจุลภาคแสดงให้เห็นถึง รูปแบบผลึกของเหล็กกล้า 1020 โครงสร้างเฟอร์ไรต์  มีเพิลไรต์เข้ามาแซม อัตราการขยาย 100 เท่า

 

หลังจากที่ผลึกเหล่านี้แข็งตัว การจัดเรียงรูปแบบของอะตอมเหล่านี้ อาจจะมีทั้งรูปแบบที่สม่ำเสมอ มีความเป็นระเบียบ หรืออาจจะมีลักษณะรูปแบบที่มีความสับสนยุ่งเหยิงเกิดขึ้น โดยจะเกิดขึ้นในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่ง

 

รูปโครงสร้างอนุภาคนาโนของอะตอมในผลึกปรากฏในรูปแบบที่เป็นระเบียบ

็็็้็หHdk

 

โครงสร้างภายในที่มีขนาดที่สม่ำเสมอเป็นระเบียบ และมีความเที่ยงตรงมาก อะตอมก็จะมีการจัดเรียงตัวกันเป็นแถวเป็นแนวคล้ายกับแถวของทหาร ผลึกที่มีรูปร่างแตกต่างกันอาจมี หรือไม่มีรูปแบบที่เหมือนกันก็ได้ การจัดเรียงลำดับอะตอมขนาดเล็ก ในรูปแบบความยาวเป็นแถวอย่างเป็นระเบียบเป็นแนวทิศทางเดียวทั้งหมดในแต่ละผลึก

 

รูปแบบจำลองโครงสร้างผลึกของเหล็กกล้า

 

วิดีโอตัวอย่างแบบจำลองอะตอมที่จับตัวกันเป็นโครงสร้างผลึก

 

7.1 สเปซแลตทิซ

 

       การจัดรูปแบบของอะตอมในผลึก เราเรียกว่า ช่องว่างในโครงสร้างหรือ สเปซแลตทิซ (Space lattice) ดูตัวอย่างได้ที่รูป

 

รูปตัวอย่างโครงสร้างสเปซแลตทิซ

 

      อะตอมที่อยู่ในสเปซแลตทิซมีขนาดเล็กมากจนมองไม่เห็น เมื่อเทคโนโลยีมีความก้าวหน้า นักวิทยาศาสตร์จึงได้พัฒนากล้องจุลทรรศน์เพื่อใช้ส่องดูอะตอมเหล่านี้ จนมีการสร้าง กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (Electron microscopes)

 

รูปกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

 

รูปส่วนประกอบภายในของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

 

วิดีโอแสดงการใช้งานของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

 

เพื่อใช้ส่องหาอนุภาคที่มีขนาดเล็ก ซึ่งสามารถส่องได้เล็กถึง 1/109 (เล็กถึงพันล้านเท่า หรือ นาโน) ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถเห็นรูปร่างของอะตอมได้อย่างเลือนลาง เทคโนโลยีในการวิจัยยังไม่หยุดยั้งที่จะพัฒนากล้องจุลทรรศน์ที่มีกำลังขยายเต็มที่มากกว่านี้ ดังนั้นในวันหนึ่งข้างหน้าเราอาจจะเห็นตัวของอะตอมได้แบบเต็มตัวก็เป็นไปได้ ซึ่งบางทีอาจจะเห็นรูปร่าง หรือเกิดความรู้ใหม่ ๆ เกี่ยวกับรูปแบบอะตอมที่จะสามารถแตกแขนงในเรื่องของอะตอมเพื่อต่อยอดความรู้ต่อไปก็ได้   

 

7.1.1 หน่วยเซลล์

 

รูปตัวอย่างหน่วยเซลล์ที่อยู่ภายในสเปซแลตทีซ และสเปซแลตทิซก็ยู่ภายในโครงสร้างผลึกของโลหะในรูปแบบต่าง ๆ

 

       เป็นรูปแบบพื้นฐานอย่างง่ายสุด ของอะตอมที่อยู่ในสเปซแลตทิซ เราเรียกว่า หน่วยเซลล์ (Unit cell) โดยสเปซแลตทิซหนึ่งหน่วยอาจจะมีหน่วยเซลล์ถึงพันล้านหน่วยก็เป็นได้ โลหะแต่ละชนิดจะมีรูปแบบหน่วยเซลล์ที่อยู่ในสเปซแลตทิซเป็นของตัวเอง

จึงมีหน่วยเซลล์ที่มีขนาดเท่ากัน สิ่งเหล่านี้จะบ่งบอกถึงโลหะหลากหลายชนิดที่มีความแตกต่างกัน ดูที่รูป

 

ชนิดโครงสร้างหน่วยเซลล์ในโลหะมีดังต่อไปนี้

1)           บีซีซี (Body-Centered Cubic: BCC) คืออะตอมอยู่ตามมุมสี่เหลี่ยมลูกบาศก์จัตุรัส และที่ตรงกลาง

 

รูปหน่วยเซลล์แบบบีซีซี

 

2)           เอฟซีซี (Face-Centered Cubic: FCC) คืออะตอมอยู่ตามมุมสี่เหลี่ยมลูกบาศก์จัตุรัส และที่ผิวหน้าแต่ละด้าน

 

รูปหน่วยเซลล์แบบเอฟซีซี

 

3)           ซีพีเฮช (Close-Packed Hexagonal: CPH) คืออะตอมอยู่แบบลูกบาศก์หกเหลี่ยมชิดกันหนาแน่น

 

รูปหน่วยเซลล์รูปแบบซีพีเฮช

 

4)           บีซีที (Body-Centered Tetragonal: BCT) คืออะตอมอยู่ตามมุมสี่เหลี่ยมลูกบาศก์ไม่จัตุรัส และที่ตรงกลาง

 

รูปหน่วยเซลล์รูปแบบบีซีที

 

มีข้อสมมติฐานของโครงสร้างผลึกของอะตอมนั้นมีอยู่มากมาย แต่ในการศึกษาเกี่ยวกับโลหะวิทยาโครงสร้างทั้งสี่ เหล่านี้เป็นที่นิยมในการอธิบายความรู้เกี่ยวกับโครงสร้างผลึกมากที่สุด 

 

วิดีโอแสดงหน่วยเซลล์ในรูปแบบต่าง ๆ

 

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“คุณจะได้รับสิ่งที่ดีที่สุดของคนอื่น

เมื่อคุณได้ให้สิ่งที่ดีที่สุดของคุณไป”


บทความนี้เกิดจากการเขียนและส่งขึ้นมาสู่ระบบแบบอัตโนมัติ สมาคมฯไม่รับผิดชอบต่อบทความหรือข้อความใดๆ ทั้งสิ้น เพราะไม่สามารถระบุได้ว่าเป็นความจริงหรือไม่ ผู้อ่านจึงควรใช้วิจารณญาณในการกลั่นกรอง และหากท่านพบเห็นข้อความใดที่ขัดต่อกฎหมายและศีลธรรม หรือทำให้เกิดความเสียหาย หรือละเมิดสิทธิใดๆ กรุณาแจ้งมาที่ ht.ro.apt@ecivres-bew เพื่อทีมงานจะได้ดำเนินการลบออกจากระบบในทันที