ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Несовершенства кристаллической решетки из "Качество поверхностного слоя и усталостная прочность деталей из жаропрочных и титановых сплавов " Искажения атомной решетки в зависимости от их геометрии подразделяются на точечные, линейные и поверхностные. [c.11] Точечные дефекты — это нарушения решетки в изолированных друг от друга точках решетки. К таким дефектам относятс51 вакансии (узлы решетки, в которых нет атомов), замещающие атомы или примеси (замещение в узле решетки атома каким-либо атомом иной природы), атомы внедрения или дислоцированные атомы (инородные атомы или атомы основного вещества, расположенные в междоузлиях решетки). Размеры этих дефектов примерно равны атомному диаметру. [c.11] К точечным дефектам решетки относятся также сложные точечные дефекты, представляющие собой сочетания различных точечных несовершенств ( облака вакансий или атомов в междоузлиях, парный дефект Френкеля , дефект Шотки). Существование подобных сложных точечных дефектов твердо не установлено, но рассматривается как вероятное. [c.11] К линейным дефектам относятся цепочки точечных дефектов (вакансий или внедренных атомов) и дислокации, имеющие заметную протяженность только в одном направлении (до тысяч и даже десятков тысяч периодов решетки). [c.11] Устойчивость и вероятность образования дефектов типа цепочки вакансий и внедренных атомов очень мала, и они распадаются на составляющие их точечные дефекты при наличии диффузии атомов. Дислокации являются более устойчивыми дефектами. Такие дефекты оказывают большое влияние на механические свойства твердых тел. [c.11] Поскольку на поверхности происходит скачкообразное изменение плотности материала, кристаллической структуры или локальной ориентации, поверхности оказывают сильное влияние на многие механические, электрические и оптические свойства твердого тела. [c.12] По аналогии с точечными, линейными и поверхностными дефектами следует отличать еще и группу объемных дефектов, к которым относятся скопления точечных дефектов типа пор, а также системы дислокаций, равномерно распределенных в объеме кристалла (зерна). [c.12] Основными нарушениями в строении атомной решетки реальных металлов являются вакансии и дислокации. [c.12] Вакансии имеются всегда и во всех кристаллах (зернах). Под действием тепловых флуктуаций в реальном кристалле они постоянно зарождаются и исчезают. [c.12] При пластической деформации вакансии возникают как следствие сильных искажений решетки. Местом образования и скопления вакансий являются дислокации. По данным Зейтца при пластической деформации, равной 10%, число вакансий в меди, алюминии, серебре достигает 10 на 1 см . [c.12] Для вакансий характерна значительная неустойчивость, легкость смещения их в один из соседних узлов. Скорость движения вакансий составляет около 10 см/с (т. е. несколько атомных расстояний). [c.12] Вакансии могут объединяться в группы и колонии, создавая зародыш субмикроскопической полости — трещины. Они могут также образовывать атмосферы вокруг дислокаций, особенно при высоких температурах. Чем выше температура, тем больше вакансий в решетке и тем легче они перемещаются. [c.12] В кристалле (зерне), находящемся в условиях теплового равновесия, имеется конечное число вакансий, так как увеличение внутренней энергии благодаря наличию вакансий компенсируется приростом энтропии, обусловленным разупорядоченностью структуры. [c.12] Отсюда видно, что при повышении температуры число вакансий быстро увеличивается и является равновесным при каждой температуре. [c.13] Избыток вакансий (для данной температуры) можно создать различными методами резким охлаждением температуры (закалкой), сильной деформацией кристаллической решетки (ковкой, прокатыванием), бомбардировкой твердого тела атомами или частицами с высокой энергией (облучение в циклотроне или нейтронное облучение в ядерном реакторе). [c.13] Образование и исчезновение вакансий в твердом теле вызывает изменение его плотности. [c.13] Атомы в междоузлиях. Атом со своего места в решетке может переместиться в пространство между ее узлами. Самопроизвольно подобное перемещение происходит редко, так как внедрение избыточного атома сопровождается большим местным искажением решетки. Однако необходимая для подобного искажения решетки энергия существует при пластической деформации или при столкновении атомов с частицами высокой энергии ( радиационное повреждение ). [c.13] Дислокации — линейный дефекУ кристаллической решетки, нарушающий правильное чередование атомных плоскостей. Простейшими видами дислокаций являются краевая (дислокация Тейлора) и винтовая дислокации (рис. 1.4). [c.13] Характер дислокации определяется величиной и направлением вектора Бюргерса, равного вектору трансляции решетки. В краевой дислокации вектор Бюргерса направлен по нормали к линии дислокации и соответствует дополнительному межплоскостному расстоянию, связанному с лишней плоскостью. В винтовой дислокации вектор Бюргерса отвечает шагу спирали и направлен параллельно линии дислокации. [c.13] Зарождение или наличие дислокаций в кристалле не приводит непосредственно к нарушению сплошности кристаллической решетки (образование свободной поверхности). Однако кристаллическая решетка вокруг дислокации упруго искажена, возникает локальная концентрация напряжений, которые по мере удавления от ядра постепенно убывают и становятся пренебрежимо малыми. [c.14] Вернуться к основной статье