นิรนาม

ผู้เขียน : นิรนาม

อัพเดท: 17 ม.ค. 2015 07.41 น. บทความนี้มีผู้ชม: 4070066 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


52 สเปซแลตทิซแบบบีซีซี, เอฟซีซี

7.1.1.1สเปซแลตทิซแบบบีซีซี

 

วิดีโออธิบายถึงหน่วยเซลล์รูปแบบต่าง ๆ

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

 

      หน่วยเซลล์ของสเปซแลตทิซของบีซีซี มีรูปร่างเป็นรูปบาศก์สี่เหลี่ยมจัตุรัส อะตอม (ลูกบอลทรงกลม) จะอยู่ตามมุมแต่ละมุมของลูกบาศก์มีอยู่ 8 ตัว แล้วตรงกลางอีก 1 ตัว รวมแล้วมีอะตอมทั้งหมด 9 ตัว ในรูปหน่วยเซลล์แบบบีซีซี จะเป็นดังรูป

 

รูปหน่วยเซลล์แบบบีซีซี

 

แต่เมื่อหน่วยเซลล์ของบีซีซี หลายหลายหน่วยเซลล์มารวมกันเป็นสเปซแลตทิซแล้ว อะตอมจะแชร์กันไม่ใช่ 9 ตัวเหมือนแบบหน่วยเซลล์เหมือนเดิมแล้ว เมื่ออยู่ในรูปของสเปซแลตทิซ จะเป็นดังรูป

 

รูปสเปซแลตทิซของบีซีซี

 

ดังนั้นอะตอมของบีซีซีที่อยู่ในสเปซแลตทิซ ต่อหนึ่งหน่วยเซลล์จะมีจำนวนอะตอมดังนี้

 

รูปหน่วยเซลล์ ภาคตัดหน่วยเซลล์ และสเปซแลตทิซของบีซีซี

 

อะตอมที่อยู่ตรงกลางของหน่วยเซลล์ = 1

อะตอมที่อยู่ตรงมุม 1 มุม       = 1/8 ตัว

อะตอมที่อยู่ทั้งมุม 8 มุม = (1/8) x 8 = 1 ตัว

ดังนั้นอะตอมในหนึ่งหน่วยเซลล์ที่อยู่ในสเปซแลตทิซ = 1 + 1 = 2 ตัว

 

การหาความหนาแน่นของอะตอมในหน่วยเซลล์ (Atomic Packing Factor: APF: คือ อัตราส่วนระหว่างปริมาตรของอะตอมทั้งหมดต่อปริมาตรหนึ่งหน่วยเซลล์) ของอะตอมในหน่วยเซลล์ของบีซีซี ดังนั้น

 

ความหนาแน่นของอะตอมในหน่วยเซลล์ = ปริมาตรของอะตอม/ปริมาตรในหน่วยเซลล์

 

ในบีซีซี 1 หน่วยเซลล์จะมี 2 อะตอม เราจะมาคำนวณหาว่าความหนาแน่นของอะตอมจะเป็นเท่าไหร่ ได้ดังนี้

 

รูปความหนาแน่นต่อหน่วยเซลล์ของบีซีซี

 

จากรูปด้านบน หาความสัมพันธ์ทางเรขาคณิต เพื่อหาปริมาตร ได้ดังนี้

จากสมการสามเหลี่ยมปิธากอรัส (a2 = b2 + c2)

(4R)2 = (a2 + a2) + a2

a = 25769_bcc1.png

ปริมาตรของหน่วยเซลล์ (VBCC) = a3

แทนค่า a ลงไป

VBCC=  25769_bcc2.png

ปริมาตรของอะตอม (สมมติว่าเป็นทรงกลม)            

VAtom = 25769_bcc3.png

อะตอมของบีซีซีในหน่วยเซลล์มี 2 อะตอม ดังนั้นปริมาตรอะตอมจะเท่ากับ

VAtom = 2 25769_bcc4.png

จากสมการความหนาแน่น

ความหนาแน่นของอะตอมในหน่วยเซลล์ =25769_bcc5.png = 0.68

คิดเป็นเปอร์เซ็นต์จะได้                   

คิดเป็นร้อยละ = 0.68 x 100 = 68%

จะเห็นว่าในเนื้อที่ 1 หน่วยเซลล์ของบีซีซี จะมีส่วนที่เป็นอะตอมอยู่ 68% ส่วนอีก 32% จะเป็นพื้นที่ว่าง

      โลหะที่มีโครงสร้างเป็นแบบบีซีซี เช่น โครเมียม, โมลิบดีนัม, แทนทาลัม, ทังสเตน, วาเนเดียม, ไนโอเบียม (Niobium) และเหล็กที่เป็นรูปแบบเฟอร์ไรต์ (Ferrite iron) (เหล็กรูปแบบนี้จะได้กล่าวถึงในภายหลัง)

 

รูปโครเมียมโครงสร้างหน่วยเซลล์เป็นแบบบีซีซี

 

รูปทังสเตนที่ทำเป็นขดลวดในหลอดไส้ไฟฟ้า

 

7.1.1.2 สเปซแลตทิซแบบเอฟซีซี

 

      โลหะมักจะเป็นโครงสร้างหน่วยเซลล์แบบเอฟซีซี หน่วยเซลล์จะมีรูปร่างเป็นลักษณะลูกบาศก์ พร้อมกับมีอะตอมอยู่ประจำมุม 8 มุม และในผิวหน้าลูกบาศก์แต่ละด้าน 6 ตัว รวมแล้วในหนึ่งหน่วยเซลล์ จะมีอะตอมทั้งหมด 14 ตัว  ดูที่รูป     

 

รูปหน่วยเซลล์แบบเอฟซีซีมีอะตอมทั้งหมด 14 อะตอม

 

แต่เมื่อหน่วยเซลล์ของเอฟซีซี หลายหลายหน่วยเซลล์มารวมกันเป็นสเปซแลตทิซแล้ว อะตอมจะแชร์กันไม่ใช่ 14 ตัวเหมือนแบบหน่วยเซลล์เหมือนเดิมแล้ว เมื่ออยู่ในรูปของสเปซแลตทิซ จะเป็นดังรูป

 

รูปสเปซแลตทิซของเอฟซีซี

 

      ดังนั้นอะตอมของเอฟซีซีที่อยู่ในสเปซแลตทิซ ต่อหนึ่งหน่วยเซลล์จะมีจำนวนอะตอมดังนี้

 

รูปหน่วยเซลล์ ภาคตัดหน่วยเซลล์ และสเปซแลตทิซของเอฟซีซี

 

อะตอมอยู่ที่มุม 8 มุม = (1/8) x 8 = 1 ตัว

อะตอมที่อยู่ตรงกลางผิวหน้าทั้ง 6 ด้าน = (1/2) x 6 = 3 ตัว

รวมอะตอมทั้งหมดในหนึ่งหน่วยเซลล์ที่อยู่ในสเปซแลตทิซ = 4 ตัว

ในเอฟซีซี 1 หน่วยเซลล์จะมี 4 อะตอม เราจะมาคำนวณหาว่าความหนาแน่นของอะตอมจะเป็นเท่าไหร่ ได้ดังนี้

 

รูปความหนาแน่นต่อหน่วยเซลล์ของเอฟซีซี

 

25769_fcc1.png = 4R

a = 25769_fcc2.png

ปริมาตรของหน่วยเซลล์ (VFCC) = a3

แทนค่า a ลงไป

 VFCC 25769_bcc2.png

ปริมาตรของอะตอม                 VAtom = 25769_bcc3.png

อะตอมของเอฟซีซีในหน่วยเซลล์มี 4 อะตอม ดังนั้นปริมาตรอะตอมจะเท่ากับ

VAtom = 4 25769_bcc4.png

จากสมการความหนาแน่น

ความหนาแน่นของอะตอมในหน่วยเซลล์ =25769_fcc5.png = 0.74

คิดเป็นร้อยละ = 0.74 x 100 = 74%

จะเห็นว่าในเนื้อที่ 1 หน่วยเซลล์ของเอฟซีซี จะมีส่วนที่เป็นอะตอมอยู่ 74% ส่วนอีก 26% จะเป็นพื้นที่ว่าง

เมื่อเปรียบเทียบกับโครงสร้างบีซีซี จะเห็นว่าโครงสร้างเอฟซีซีจะมีความหนาแน่นของอะตอมมากกว่า อะตอมทุกตัวจะชิดติดกัน โครงสร้างนี้จึงมีการเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า ลูกบาศก์สี่เหลี่ยมชิดกันหนาแน่น (Cubic Close-Packed: CCP: โครงสร้างของอะตอมอัดตัวกันอย่างหนาแน่นที่สุด)  

      โลหะธรรมดาทั่วไปที่เป็นโครงสร้างแบบนี้ เช่น อะลูมิเนียม, ทองแดง, ทองคำ, ตะกั่ว, นิกเกิล, ทองคำขาว (Platinum), เงิน และเหล็กออสเตนไนต์ (Austenitic iron) (เหล็กรูปแบบนี้จะได้กล่าวถึงในภายหลัง)   

 

รูปอลูมิเนียมโครงสร้างหน่วยเซลล์เป็นแบบเอฟซีซี

 

รูปทองคำโครงสร้างหน่วยเซลล์เป็นแบบเอฟซีซี

 

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“คนที่รู้จักถามนั้นโง่อยู่ชั่วนาที
                   คนที่ไม่ถามจะโง่ตลอดไป”

 


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