ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Строение реальных кристаллов металлов из "Металловедение и термическая обработка Издание 6 " В настоящее время установлено, что реальные кристаллы металлов, в отличие от идеальных, обладают рядом структурных несовершенств или дефектов, т. е. отклонений от правильного геометрического строения. Оказалось, что многие очень важные механические и физические свойства и процессы, происходящие в структуре металлов, тесно связаны с несовершенствами (дефектами) строения их кристаллов, которые обычно разделяют на три группы — точечные, линейные и поверхностные. [c.20] Что касается примесей (фиг. 8,. д), то даже тысячные доли процента вносят большое количество посторонних атомов на 1 мм решетки кристалла и образует в ней массу очагов искажений и неоднородностей. [c.21] Вследствие случайности теплового движения атомов в решетке кристалла в отдельных участках наблюдаются скопления вакансий, промежуточных атомов и атомов примесей, вызывающие местные отклонения энергии тепловых колебаний и плотности упаковки атомов от их среднестатического значения. Эти отклонения называются флуктуациями. [c.21] Благодаря тепловому движению атомов вакансии, смещения и примеси могут изменять свое положение, т. е. перемещаться в решетке. [c.22] Переход атомов из одних равновесных положений в их решетке в другие называют самодиффуэией, а наименьшая избыточная энергия, необходимая для самодиффузии, называется энергией активации, или энергией разрыхления решетки. [c.22] Наглядно это можно представить в виде схемы (фиг. 9). Шарик А (атом) должен раскачаться и перескочить через барьер высотой Q, чтобы перейти в более низкое положение Л. Чем ниже высота Q этого барьера, т. е. чем ниже энергия активации, тем легче атому перескочить в другое положение. [c.22] При повышении температуры тепловые движения атомов — средняя амплитуда их колебаний — увеличиваются и количество вакансий возрастает. Однако до температуры плавления количество вакансий невелико и обычно не превышает 1—2%. [c.22] В противоположность точечным дефектам, ограниченным во всех направлениях, линейные несовершенства распространяются на значительную длину. [c.22] Важнейшим типом линейных дефектов являются дислокации, которые отли аются высокой устойчивостью в дальнейшем они будут рассмотрены подробно. [c.22] К линейным дефектам также относятся цепочки вакансий и других точб чных дефектов. [c.22] Необходимо отметить, что и дефекты кристаллической решетки металлов, и атомы примесей не являются неподвижными, а в процессе пластической деформации и самодиффузии непрерывно перемещаются. [c.23] Дислокации. В течение последних 25 лет появилось большое количество теоретических и экспериментальных работ по дислокациям среди них выделяются труды Коттрелла и многих других ученых. [c.23] В настоящее время в СССР по дислокации работает ряд ученых, выдающихся специалистов по кристаллографии, физике металлов и металловедению, среди которых следует назвать члена корреспондента АНСССР И. А. Одинга.. [c.23] Теория дислокаций является одной из физичеЬких основ современного металловедения и помогает не только объяснить механизм ряда важнейших процессов, происходящих в структуре металлов, но и предвидеть новые опытные данные. [c.23] Представление о дислокациях вначале было введено в науку чисто умозрительно и многим казалось искусственным и надуманным, но в дальнейшем получило ряд опытных доказательств и стало общепризнанным. [c.23] Практически низкая, определяемая экспериментально, прочность металлов в сравнении с чрезвычайно высокой, рассчитанной теоретически, прочностью лучше всего объясняется тем, что при деформации сдвиг на кристаллографических плоскостях металла происходит не сразу, а постепенно, т, е. без одновремерного разрыва связей всех находящихся на каждой из них атомов. Такой сдвиг охватьшает последовательно один за другим отдельные ограниченные, с очень небольшим количеством атомов участки кристаллографической плоскости, где происходит скольжение, и требует примерно от 100 до 1000 раз меньшего напряжения. [c.23] Допустим, что на такой плоскости скольжения имеется ограниченный небольшой участок А (фиг. 10, а), где сдвиг уже произошел, в то время как на остальной ее области В атомы сохранили первоначальное положение в решетке. [c.23] Тогда граница, PQJ S между сдвинутым участком решетки А и сохранившейся областью В и будет здесь дислокацией. [c.23] Важнейшей определяющей природу характеристикой дислокации является вектор сдвига или, как его обычно называют, вектор Бургере а. Он обозначает направление и расстояние, на которое атомы участка А сместились по отношению к атомам, находящимся в области В, т. е. под плоскостью скольжения. Вектор Бургерса характеризует величину искажения кристаллической решетки, а следовательно, и энергию ее искажения. [c.23] Краевую дислокацию в кристалле можно представить и другим путем. Предположим, что верхняя часть кристалла, состоящего из кубов, отвечающих элементарным ячейкам его атомно-кристаллической решетки (фиг. 10, в), содержит на одну атомную плоскость rj больше, чем нижняя часть кристалла. Тогда такая полуплоскость (AB D) является лишней. Искаженная область у края этой лишней полуплоскости AD) называется краевой или линейной дислокацией, которая обозначена значком j. Кристаллическая решетка вокруг дислокации упруго искажена и является областью концентрации напряжения образование такой области требует значительной затраты энергии. Однако если дислокация уже образовалась, то перемещается она сравнительно легко. Наиболее искаженная часть решетки вблизи AD является центром или ядром дислокации, ее ширина простирается йсего на два — пять периодов решетки, т. е. межатомных расстояний. Линия AD называется осью дислокации, причем длина ее, т. е. длина дислокации, может доходить до многих десятков тысяч периодов решетки. Естественно, что представленное на фиг. 10, г расположение атомов в плоскости, перпендикулярной к оси дислокации AD, является приближенным. Точное распределение атомов вблизи центра или ядра дислокации неизвестно. [c.25] Вернуться к основной статье