ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Реальное строение металлических кристаллов Анизотропия свойств кристаллов из "Металловедение " Кристаллы металлов обычно имеют небольшие размеры. Поэтому металлическое изделие состоит из очень большого числа кристаллов. [c.27] Подобное строение называется поликристаллическим. По ряду причин, о которых будет сказано (гл. П), в поликристал-лнческом агрегате отдельные кристаллы не имеют возможности принять правильную форму. Кристаллы неправильной формы в поликристаллическом агрегате называются зернами, или кристаллитами. [c.27] Различие отдельных зерен состоит в различной пространственной ориентации кристаллической решетки (рис. 6). В общем случае ориентация кристаллической решетки в зерне случайна, с равной степеньЕо вероятности может встретиться любая ориентация ее в пространстве. [c.27] Однако это состояние не является единственным. Пластическая деформация в холодном состоянии (прокатка, волочение и Т. д.) приводит к преимущественной ориентировке зерен (те/с-сгура). Степень преимуш,ественной ориентации может быть различна и изменяется от случайного распределения до такого состояния, когда все кристаллы ориентированы одинаково. [c.27] При очень медленном отводе тепла при кристаллизации, а также с помощью других специальных способов может быть получен кусок металла, представляющий собой один кристалл, так называемый монокристалл. Монокристаллы больших размеров (массой в несколько сот граммов) изготавливают для научных исследований, а также для некоторых специальных отраслей техники (полупроводники). [c.28] Исследования показали, что внутренняя кристаллическая структура зерна не является правильной. [c.28] Характер и степень нарушения правильности или совершенства кристаллического строения определяют в значительной мере свойства металлов. Поэтому необходимо рассмотреть встречающиеся несовершенства кристаллического строения или, что то же самое, строение реальных кристаллов. [c.28] Одним из видов несовершенств кристаллического строения является наличие незанятых мест в узлах кристаллической решетки, или иначе — вакансий, или атомных дырок (см, рис. 7,а). Такой точечный дефект решетки играет важную роль при протекании диффузионных процессов в металлах (подробнее см. в гл. ХП1. п. 1). [c.28] Число вакансий при комнатной температуре очень мало по сравнению с общим числом атомов (примерно 1 вакансия на 10 атомов), но сильно увеличивается с повышением температуры, особенно вблизи температуры плавления 1 вакансия на Ю атомов). [c.28] Некоторые виды воздействий (облучение радиоактивными частицами, поверхностное трение и т. д,) могут увеличить число вакансий, т, е, разрыхлять металл. При этом в некоторых экстремальных случаях (показано Л, М. Рыбаковой) может достигать 1—3 вакансии на 100 атомов. [c.28] Другим важнейшим видом несовершенства кристаллического строения являются так называемые дислокации. Представим себе, что в кристаллической решетке по каким-либо причинам появилась лишняя полуплоскость атомов, так называемая экстраплоскость (рис. 8). Край 3—3 такой плоскости образует линейный дефект (несовершенство) решетки, который называется краевой дислокацией. Краевая дислокация может распространяться на многие тысячи параметров решетки, для нее вектор Бюргерса (см. с. ООО) перпендикулярен экстраплоскости. В реальных металлах дислокации смешанные на некоторых участках — краевые, на других — винтовые. [c.28] Вокруг дислокации возникает зона упругого искажения решетки. Расстояние от центра дефекта до места решетки без искажения принимают равным ширине дислокации, она невелика II равна нескольким атомным расстояниям. [c.29] Вследствие искажения решетки в районе дислокаций (рис. 9,а) последняя легко смещается от нейтрального положения, а соседняя плоскость, перейдя в промежуточное положение (рис. 9,6), превратиться в экстраплоскость (рис. 9,в), образуя дислокацию вдоль краевых атомов. Мы видим, таким образом, что дислокация может перемещаться (вернее, передаваться, как эстафета) вдоль некоторой плоскости (плоскости скольжения), расположенной перпендикулярно к экстраплоскости. [c.30] Согласно современным представлениям в обычных чистых металлах плотность дислокаций, т. е. количество дислокаций, приходящееся на единицу поверхности, равняется 10 —10 см . Механические свойства металлов зависят от количества дислокаций и особенно от способности их к перемещению и размножению, о чем будет сказано дальше. [c.30] На рис. 10 представлены микрофотографии шлифов металла, на которых специальными методами выявлены дислокации в виде отдельных точек (концы одиночных дислокаций). В одних случаях они обнаруживаются как следы выхода их на поверхность. [c.30] Граница зерна является иреиятствнем для движения дислокаций, поэтому у границ зерен плотность дислокаций больше (рис. 10,а). Напряжения, концентрируясь у различных включений, порождают (генерируют) дислокации (рис. 10,6). Дислокации неравномерно распределены по объему металла, поэтому их расирсделенпе образует дислокационную структуру (рис. 10,(3, ж). Часто дислокации образуют сетку, точнее ячеистую структуру (рис. 10,6). [c.30] Структуры, приведенные на рис. 10,а — д, ж могут выявиться обычными металлографическими приемами и обнаруживаются при сравнительно небольших увеличениях ( 1000 раз) на некоторых сплавах. Выявление дислокационных структур в этих сплавах обусловлено тем, что дислокации декорируются, невидимые становятся видимыми благодаря выделениям на них различных частиц (подобно тому, как невидимые провода становятся видимыми, когда на них усядется стая птичек). Для непосредственного, не декарированпого выявления дислокаций требуются большие увеличения (порядка 30 000 раз) и обнаруживаются они лишь па топких пленках отделенных от металла. [c.30] Дислокации, выявленные таким образом, приведены на рис. 10,г, е — з. [c.30] Таким образом, правильность кристаллического строения нарушается двумя видами дефектов — точечными (вакансии) и линейными (дислокациями). [c.30] Вакансии непрерывно перемещаются и решетке, когда соседствующий с ней атом переходит в дырку , оставляя пустым свое старое место. Повышение температуры, тепловой подвижности атомов увеличивает число таких актов и увеличивает число вакансий. [c.30] Вернуться к основной статье