ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Виды дефектов в кристаллической решетке из "Избранные нелинейные задачи механики разрушения " Строение реальных кристаллов сугцественно отличается от строения идеальных кристаллов наличием различного вида дефектов. Дефекты кристаллической решетки играют очень важную роль в формировании и протекании процессов деформации и разрушения твердых тел. Дефекты в кристаллах подразделяют на точечные, од-Н0-, двух- и трехмерные [37, 73, 74, 279. [c.23] Элементарные ячейки, содержа,тттие атомы только в вершинах, называют простыми или примитивными. В большинстве случаев элементарные ячейки содержат атомы не только в вершинах, но и в других точках. Такие ячейки называют сложными. Наиболее распространенными являются базоцентрированные, объемноцентрированные и гранецентрированные. [c.25] Не всякую решетку можно получить трансляцией лишь одного узла. [c.25] ествуют решетки обш,его типа с базисом. В качестве примера на рис. 1.6 рассмотрена двухмерная решетка с базисом обш,его типа. Такие решетки можно представить в виде двух вставленных одна в другую решеток Бравэ 1, 2, каждая из которых определяется трансляционными векторами а и Ь. Смеш,е-пие решеток друг относительно друга описывается дополнительным вектором А, называемым базисным. Решетку с базисом можно построить с помош,ью трансляций аналогично решеткам Бравэ, только при этом надо транслировать не один узел, а несколько узлов, т. е. базис, задаваемый совокупностью базисных векторов. [c.25] Кроме внутреннего испарения возможно частичное или полное испарение атомов с поверхности кристалла, сопровождаемое образованием вакансии в поверхностном слое кристалла (рис. 1.7,6 ). При замещении вакансии внутренним атомом она втягивается внутрь кристалла и диффундирует но его объему. Этим вакансиям уже нельзя сопоставить дислоцированные атомы, так как их образование не сопровождается одновременным внедрением атомов в междоузлия. Такие вакансии называют дефектами по Шоттки [73, 279. [c.26] Процесс образования дефектов но Френкелю и по Шоттки имеет термофлуктационный характер, т. е. максимумы флуктуаций температуры позволяют атомам преодолевать энергетические барьеры. Энергия образования дефектов но Френкелю приблизительно равна сумме энергий образования вакансии и внедрения [259, 260. [c.26] Примеси являются одним из наиболее важных и распространенных дефектов решетки реальных кристаллов. Современные способы очистки металлических материалов не позволяют получать абсолютно чистые материалы, содержание нримесей в наиболее чистых материалах составляет 10 % [73]. Примеси могут находиться в кристалле в растворенном состоянии или в виде включений. Процесс растворения заключается во внедрении примесных атомов в промежутки между атомами кристалла или замещении части атомов в узлах решетки. В первом случае твердый раствор называют раствором внедрения, во втором случае — раствором замещения. [c.26] Дефекты типа вакансий и внедренных атомов называются точечными. Точечные дефекты типа вакансий образуются в металлах в результате резкого охлаждения (закалки). Вакансии могут образовываться также в процессе пластической деформации, т. е. в процессе движения дислокаций. Кроме того, вакансии и атомы внедрения могут образовываться и в результате нейтронного облучения кристаллов. При этом упругое столкновение движущейся частицы с атомом облучаемого вещества смещает последний из равновесного положения в решетке, что и приводит к образованию межузельного атома и вакансии (френкелевской пары) [76. [c.26] Определить этот вектор можно с помощью контура Бюргер-са. В совершенной решетке кристалла (нижний контур на рис. 1.8) такой контур оказывается замкнутым прямоугольником в случае наличия краевой дислокации внутри контура (верхний контур на рис. 1.8) он имеет разрыв, величина и направление которого определяют вектор Бюргерса дислокации. Дислокация движется (под действием механических напряжений) в плоскости скольжения, которая касательна к линии дислокации и перпендикулярна экстраплоскости. Вектор Бюргерса краевой дислокации параллелен направлению скольжения дислокации, перпендикулярен линии дислокации и равен межатомному расстоянию в направлении скольжения. Краевая дислокация обозначается символом, в котором вертикальная риска указывает, с какой стороны плоскости скольжения (горизонтальная риска) находится экстранлоскость. Например, символ 1 показывает, что экстраплоскость находится сверху (см. рис. 1.8). [c.27] Поле напряжений у краевой дислокации соответствует двухосному в условиях плоской деформации. Напряжения уменьшаются обратно пропорционально четвертой степени расстояния от ядра дислокации. [c.28] Дислокации в кристаллах редко бывают чисто краевыми или чисто винтовыми. Криволинейные дислокации имеют, как правило, смешанный характер. Дислокационная линия не может оборваться внутри кристалла, а либо выходит на свободную поверхность, образовав на ней ступеньку, либо замыкается на себя, образуя петлю (рис. 1.10). [c.29] Если одиночная линия дислокации в своем движении (скольжении) полностью пересекает кристалл, то на поверхности кристалла образуется ступенька, которая по сути указывает на сдвиг одной части кристалла относительно другой (т. е. происходит элементарный акт пластической деформации). При этом решетка оказалась идеальной (только вблизи плоскости скольжения атомы поменяли соседей) и, следовательно, произошедшая деформация необратима. Разные виды движения дислокаций разного типа дают в сумме макроскопические деформации сдвига и растяжения-сжатия. [c.29] Па настояш,ее время известны также и иные механизмы пластической деформации кристалла, которых мы здесь не касаемся. [c.30] Двухмерные дефекты. Прежде всего, реальные кристаллы имеют мозаичную структуру. Они построены из блоков правильного строения, расположенных лишь приблизительно параллельно друг другу. Размеры блоков колеблются от 10 м до 10 м, величина углов между ними — от нескольких секунд до десятков минут. Поэтому кристаллическая решетка в местах соприкосновения блоков искажена по сравнению с решеткой идеального кристалла. Еш,е большее искажение наблюдается у границ зерен поликристалла, так как ориентация зерен друг относительно друга может отличаться на десятки градусов. Эти виды дефектов относятся к двухмерным (плоским) дефектам. [c.30] Трехмерные дефекты. Трехмерными дефектами кристаллического строения твердых тел являются включения, поры, остроконечные полости типа трещин и др. [c.31] Вернуться к основной статье