ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Дефекты кристаллической решетки металлов из "Металловедение и термическая обработка металлов " В любом реальном кристалле всегда имеются дефекты строения. Дефекты кристаллического строения подразделяются по геометрическим признакам на точечные (нульмерные), линейные (одномерные) и поверхностные (двумерные). [c.23] Точечные дефекты (рис. 9) —малы во всех трех измерениях, и размеры их не превышают нескольких атомных диаметров. К точечным дефектам относятся 1) вакансии (дефекты Шот-тки),т.е. узлы решетки, в которых атомы отсутствуют (рис. 9а, б, г). Вакансии чаще образуются в результате перехода атома из узла решетки на поверхность или полного испарения с поверхности кристалла и реже в результате их перехода в междоузлие. [c.23] В кристалле всегда имеются атомы, кинетическая энергия которых значительно выше средней, свойственной данной температуре нагрева. Такие атомы, особенно расположенные вблизи поверхности, могут выйти на поверхность кристалла, а их место займут атомы, находящиеся дальше от поверхности, а принадлежавшие им узлы окажутся свободными, т. е. возникнут тепловые вакансии. [c.23] Источниками тепловых вакансий, т. е. возникающих при нагреве, являются свободные поверхности, границы зерен, пустоты и трещины. С повышением температуры концентрация вакансий возрастает. Количество вакансий при температуре, близкой к плавлению, может достигать 1 % по отношению к числу атомов в кристалле. [c.23] Межузельные атомы (дефекты Френкеля). Эти дефекты образуются в результате перехода атома из узла решетки в междоузлие (рис. 9, в). На месте атома, вышедшего из узла решетки в междоузлие, образуется вакансия. [c.24] Точечные несовершенства кристаллической решетки появляются и в результате действия атомов примесей, которые, как правило, присутствуют даже в самом чистом металле. [c.25] Точечные дефекты вызывают местное искажение кристаллической решетки (рис. 9 в, г). Смещения (релаксация) вокруг вакансии возникают только в первых двух слоях соседних атомов и составляют доли межатомного расстояния. Вокруг меж-узельного атома в плотноупакованных решетках смещение соседей значительно больше, чем вокруг вакансий. [c.25] Точечные дефекты и оттки и Френкеля оказывают влияние на некоторые физические свойства металла (электропроводность, магнитные свойства и др.) и на фазовые превращения в металлах и сплавах. [c.25] Линейные дефекты. Линейные несовершенства имеют малые размеры в двух измерениях и большую протяженность в третьем измерении. Эти несовершенства называются дислокациями. [c.25] Краевая дислокация (рис. 10,6 и в) представляет собой локализованное искажение кристаллической решетки, вызванное наличием в ней лишней атомной полуплоскости или экстраплоскости, перпендикулярной к плоскости чертежа. [c.25] Наиболее простой н наглядный способ образования дислокаций в кристалле — сдвиг (рис. 10,а). Если верхнюю часть кристалла сдвинуть относительно нижней на одно межатомное расстояние, причем зафиксировать положение, когда сдвиг охватил не всю плоскость скольжения, а только часть ее АВСО, то граница АВ между участко.м, где скольжение уже произошло, и не нарушенным участком в плоскости скольжения н будет дислокация (рис. 10,а). Как видно из, рис. 10, линия краевой дислокации перпендикулярна вектору сдвига. [c.26] Край экстраплоскости АВ представляет собой линию краевой дислокации, длина которой может достигать многих тысяч межатомных расстояний. Дислокация может быть пргмон или выгнутой в ту или другую сторону. [c.26] Если экстраплоскость находится в верхней части кристалла, то дислокацию называют положительной и обозначают. 1. (рис. 10,8), а если в нижней — то отрицательной и обозначают (рис. 10,г). Различие между положительной и отрицательной дислокацией чисто условное. Переворачивая кристалл, мы превращаем отрицательную дислокацию в положительную. Знак дислокации важен при анализе их взаимодействия. [c.26] Винтовая дислокация так же, как и краевая, образована неполным сдвигом кристалла по плоскости Q. В отличие от краевой дислокации винтовая дислокация и вектор сдвига (т) параллельны. [c.27] Если винтовая дислокация образована движением по часовой стрелке, ее называют правой, а против часовой стрелки — левой. Вокруг дислокаций на протяжении нескольких межатомных расстояний возникают искажения решетки. Энергия искажения кристаллической решетки является одной из важнейших характеристик дислокации любого типа. Критерием этого искажения служит вектор Бюргерса. [c.27] Определение вектора Бюргерса для кристалла, содержащего винтовую дислокацию, производят аналогично. В краевой дислокации вектор Бюргерса перепендикулярен к ее линии, а у винтовой— параллелен ей. Если вектор Бюргерса охватывает несколько дислокаций, то величина его соответствует геометрической сумме векторов отдельных дислокаций. Вектор Бюргерса позволяет найти силы, требуемые для продвижения дислокации, силы взаимодействия и энергию дислокаций и т.д. [c.27] Плотность дислокации экспериментально определяют путем подсчета числа выходов дислокаций, пересекающих единицу площади металлографического шлифа. При травлении металлографического шлифа на его поверхности можно выявить ямки или точки, соответствующие выходу дислокаций. На рис. 13 показаны следы травления дислокаций, расположенных по границам блоков железа. Подсчитывая число таких точек, определяют плотность дислокаций. [c.28] Плотность дислокаций определяют, также непосредственно изучая структуру тонких пленок металла на просвет в электронном микроскопе. [c.28] Вернуться к основной статье