Дефекты кристаллов линейные

Дислокации представляют собой дефекты кристаллического строения, вызывающие нарушения правильного расположения атомов на расстояниях, значительно больших, чем постоянная решетки. Они возникают случайно при росте кристалла и термодинамически неравновесны. Причинами образования дислокаций могут быть также конденсация вакансий, скопление примесей, действие высоких напряжений. Процесс преобразования скоплений точечных дефектов в линейные идет с уменьшением свободной энергии кристалла. [c.470]

Структурные несовершенства (дефекты) кристаллов по геометрическому признаку подразделяют на четыре группы 1) точечные 2) линейные 3) поверхностные (или плоские) 4) объемные. [c.27]

Давно установлено несоответствие между реальной прочностью кристалла и теоретической, рассчитанной на основании оценки сил взаимодействия между атомами кристаллической решетки. Это несоответствие является следствием наличия в реальных кристаллах дефектов. Различают точечные, линейные, поверхностные и трехмерные дефекты кристаллов. [c.57]

Реально структура кристаллов отличается от приведенных идеальных схем, в них имеются дефекты. Точечными, нуль-мерными (по протяженности), дефектами являются пустые узлы, или вакансии (рис. 6, а) и межузельные атомы (рис. 6, б) число этих дефектов возрастает с повышением температуры. Важнейшими линейными (одномерными) дефектами являются дислокации (краевые и винтовые), представляющие как бы сдвиг части кристаллической решетки (см. линию ММ на рис. 6, в). Поверхностные (двухмерные) дефекты определяются наличием субзерен или блоков 1, 2 внутри кристалла (рис. 6, г), а также различной ориентацией кристаллических решеток зерен 3, 4 (рис. 6, д). По границам зерен решетка одного кристалла переходит в решетку другого, здесь нарушена симметрия расположения атомов. Дефекты кристаллов оказывают существенное влияние на механические, физические, химические и технологические свойства металлов (см. пр. 4). [c.19]

В заключение, рассмотрим на примере сдвиговых волн постановку задачи о рассеянии акустоэлектрических волн с использованием матрицы Грина пьезокристалла (ограниченного или безграничного в зависимости от конкретных условий задачи). Пусть в кристалле имеется линейный дефект, размеры которого в плоскости ху малы по сравнению с длиной волны. Дефект характеризуется изменением плотности Ар(г) упругого модуля Ас(г), диэлектрической проницаемости А8(г) и пьезомодуля Ае(г). Это может быть, например, включение другого материала, канавка на поверхности кристалла, линейная дислокация и т. п. Полагая р(г) = Ро + Ар(г), С44(г) = С44 -1- Ао(г), е(г) = 8 + А8(г), е,(г) = е, -Ь -1- Ае(г), можно считать члены с Ар, Ас, Ае и Ае источниками рассеянных волн. Перенося их в правую часть, представляем однородную систему (2.4) в следующем виде [c.176]

Высокочастотные звуковые волны в газах, жидкостях и твердых телах являются мощным средством исследования движений молекул, дефектов кристаллов, доменных границ и прочих типов движений, возможных в этих средах. Более того, волны большой и малой амплитуды в этих средах находят важные применения в различных технических устройствах. Сюда относятся лпнии задержки для накопления информации, механические и электромеханические фильтры для разделения каналов связи, приборы для ультразвуковой очистки, дефектоскопии, контроля, измерения, обработки, сварки, пайки, полимеризации, гомогенизации и др., а также устройства, используемые в медицинской диагностике, хирургии и терапии. Контрольно-аналитические применения звуковых волн, так же как и их использование в технических устройствах, быстро разрастаются. За последние пять лет изучены такие явления, как затухание звука вследствие фонон-фононного взаимодействия, взаимодействие звука с электронами и магнитным полем, взаимодействие звуковых волн со спинами ядер и спинами электронов, затухание, вызываемое движением точечных и линейных дефектов (дислокаций), а также такие крупномасштабные движения, как движение полимерных сегментов и цепочек и движение доменных границ. Таким образом, очевидно, что эта область науки, получившая название физической акустики, является мощным инструментом исследования и открывает широкие возможности для различных технических применений. [c.9]

Кристаллическая фаза. В кристаллической фазе, как и в жидкой, всегда существует граница раздела, а поэтому — и поверхностное натяжение. Однако в кристаллической фазе, кроме того, могут иметь место. эффекты не поверхностного, а линейного характера, связанные с самой природой кристаллического состояния. В идеальном кристалле атомы (или ионы) располагаются строго в узлах кристаллической решетки в реальных кристаллах возможны нарушения этой симметрии, приводящие к образованию своего рода полостей с диаметром, равным по порядку величины межатомному расстоянию, и длиной, достигающей длины кристалла. Такие нарушения, или дефекты, кристалла называют дислокациями, согласно сказанному выше дислокации имеют линейную структуру. [c.79]

Основное отличие точечных дефектов от линейных, двумерных и объемных дефектов состоит в том, что они могут существовать в кристалле как в термодинамически равновесном, так и в метастабильном состояниях при конечной температуре. Линейные, двумерные и объемные дефекты являются метастабильными образованиями, возникающими при росте, механической деформации или при термической обработке кристалла. Таким образом, теоретически можно получить кристалл, содержащий только точечные дефекты. [c.88]

Деформация и разрушение кристалла с линейным дефектом облегчаются потому, что вместо одновременного разрыва всех связей между атомами двух плоскостей становится возможным поочередный разрыв небольшого числа связей между атомами с постепенным перемеш ением дефекта в кристалле. [c.93]

Большинство современных методов упрочнения материалов основано на другом способе. Для упрочнения кристалла с дефектами в решетке можно создать условия, при которых перемещение дефектов в кристалле затрудняется. Препятствием для перемещения дефектов в кристалле могут служить другие дефекты, специально созданные в кристаллической решетке. Так, для увеличения прочности ста.1и применяется легирование стали — введение в расплав небольших добавок хрома, вольфрама и других элементов. Внедрение атомов чужеродных элементов в решетку кристаллов железа затрудняет перемещение линейных дефектов при деформации кристаллов, прочность стали повышается при этом примерно в три раза. Дополнительные дефекты в кристаллической решетке создаются при протяжке, дробеструйной обработке металлов. Эти виды обработки могут повышать прочность материалов примерно в два раза. [c.93]

Линейные дефекты малы в двух измерениях, в третьем они могут достигать длины кристалла (зерна). К линейным дефектам относятся цепочки вакансий, межузельных атомов и дислокации. Дислокации являются особым видом несовершенств в кристаллической решетке. С позиции теории дислокаций рассматриваются прочность, фазовые и структурное превращения. [c.265]

К основным видам дислокаций относятся краевые и винтовые (рис. 6.2). Краевая дислокация образуется, если внутри кристалла появляется лишняя полуплоскость атомов, которая называется экстраплоскостью (рис. 6.3). Ее край 1-1 создает линейный дефект решетки, который называется краевой дислокацией. [c.265]

Рассеиваться фононы могут не только на фононах, но и на точечных дефектах (например, на примесных атомах), на линейных (дислокации), на границах зерен в поликристаллах и т. д. Перечисленные несовершенства кристаллической решетки могут поглощать и энергию, и импульс фонона. Поэтому в кристаллах с большим количеством дефектов длина свободного пробега фононов I мала при любых температурах. [c.46]

В соответствии с тем, удаляется или внедряется лишняя плоскость, дефекты упаковки называются дефектами вычитания или внедрения. На удаление или внедрение неправильно уложенной плоскости должна быть затрачена определенная энергия, и па этой причине дефекты упаковки обладают характеристической энергией, называемой энергией дефекта упаковки. Характерные-величины этой энергии, например в металлах, 10 —10 эрг/см . Так, для алюминия энергия дефекта упаковки составляет 200,. для меди — 40 эрг/см . Совсем необязательно (да и маловероятно), чтобы неправильно уложенная плоскость проходила через весь кристалл. Если она обрывается внутри кристалла, то вокруг края этой плоскости возникает линейный дефект, который называется дислокацией. [c.236]

Экспериментальные данные радикально отличаются от этой величины. Например, для Sn G=l,9-10 дн/см , а предел упругости — 13-10 дн/см2. Для Ag соответственно 2,8-10" и 6-10 , для А1 — 2,5-10" и 4-10 . Для объяснения этого различия было предположено, что в кристаллах существуют дефекты особого типа, называемые по современной терминологии дислокациями. Дод дислокацией понимают линейный дефект, появляющийся вследствие нарушения правильного чередования атомных плоскостей в кристалле. Например, дислокация возникает, если выше (ниже) какой-то плоскости в части кристалла появляется лишняя (как бы вставленная) атомная плоскость или, наоборот, оттуда изымается одна из плоскостей. Тогда силы, удерживающие конечные ряды этой лишней плоскости, будут существенно слабее тех, которые реализуются при строго периодическом расположении атомов, поскольку в окрестности дислокации атомы не находятся в положениях, отвечающих минимуму кристаллического поля. В результате движение атомных плоскостей вблизи дислокации [c.237]

Г Удобный метод определения этого вектора предложен Бюргер-сом. Рассмотрим два кристалла, один из которых совершенный, а другой содержит одну дислокацию. Определим теперь некоторый замкнутый контур в совершенном кристалле, проходящий по атомам решетки. Если далее провести такой же контур в несовершенном кристалле, содержащем дислокацию (но по совершенным местам), то он окажется незамкнутым (рис. 10.4). Этот путь называют контуром Бюргерса, и незавершенная часть пути составит вектор Бюргерса Ь. Итак, дислокацию можно представить как линейный дефект, вокруг которого контур Бюргерса не замкнут. Очевидно, что длина вектора Бюргерса кратна межатомным расстояниям. [c.238]

Дислокации относятся к одномерным дефектам и бывают двух видов краевые и винтовые. Любая конкретная дислокация обычно представляет собой сочетание этих видов. На рис. 19.2.2 показано расположение атомов, характерное для краевой дислокации перспективное изображение краевой дислокации (я) и поперечное сечение кристалла (б). Искажение сосредоточено вблизи нижнего края полуплоскости лишних атомов. Поэтому под дислокацией понимается линия искажения, проходящая вдоль края лишней атомной плоскости. Следовательно, дислокация представляет собой линейный дефект. [c.322]

Реальные металлы, которые используют в качестве конструкционных материалов, состоят из большого числа кристаллов неправильной формы Эти кристаллы называют зернами или кристаллитами, а строение - поли-кристаллическим или зернистым. Существующие технологии производства металлов не позволяют получить их идеальной чистоты, поэтому реальные металлы содержат примесные атомы. Любой металл, содержащий 99,9%, -химически чистый, 99,99%,- высокочистый, 99,999%.- сверхчистый Атомы любых примесей по своим размерам и по своему строению резко отличаются от атомов основного компонента, поэтому силовое поле внутри реального металла и его строение сильно отличаются от теоретического Дефекты кристаллического строения подразделяются по геометрическим признакам на поверхностные, точечные и линейные. [c.9]

Наряду с объемной диффузией, которая протекает через точечные дефекты кристаллической решетки, в поликристаллическом теле имеются и дислокации, границы зерен, внутренние и наружные поверхности, через которые также протекает диффузия. В общем диффузия вдоль таких линейных и поверхностных дефектов, протекает быстрее, чем диффузия атомов через точечные дефекты в решетке кристалла. Имеются данные о том, что энергия активации диффузии по границам зерен в первом приближении равна примерно половине энергии активации объемной диффузии [62]. Вследствие более низкой энергии активации, относительное значение диффузии по границам зерен возрастает с увеличением тем- пературы медленнее, чем при объемной диффузии. [c.51]

Основным механизмом пластической деформации металлов и сплавов является сдвиговое перемещение частей кристалла (зерна) относительно друг друга по плоскостям скольжения (двойникования), которое происходит благодаря движению под действием приложенных напряжений линейных дефектов кристаллической решетки — дислокаций [4, 8, 10, 11]. [c.6]

Теория дислокаций говорит о том, что образование пластической деформации начинается уже при небольших нагрузках, так как среди множества хаотически расположенных кристаллов всегда находится некоторое число наименее выгодно ориентированных и имеющих линейные дефекты. [c.126]

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]

Использование римановой кривизны позволяет достичь локальной симметрии кристалла, запрещенной в плоском евклидовом пространстве (Е ). При такой методике заполнения в политопе образуются кольца из пяти связей, наличие которых в аморфном материале обнаруживают данные экспериментов и теоретические исследования по аморфизации кристалла линейными дефектами. Процесс проецирования полученного политопа из 8 и Е сопровождается деформацией системы и появлением разрывов поверхности, что вызывает аморфизацию структуры. [c.227]

При гетерогенном зарождении, как известно, могут играть роль разные дефекты дислокации, субграницы, высокоугловые границы, несплошности, характеризующиеся избытком энергии. Если они оказываются в зоне зародыша, энергия, необходимая для его образования, уменьшается на величину энергии дефекта. С линейными и поверхностными дефектами типа субгранид и границ кристаллов связан сравнительно небольшой избыток энергии и поэтому они эффективны лишь при значительных пересыщениях. Формирование же графита при отжиге белых чугунов обычно происходит при небольших пересыщениях. Расчеты показывают [123], что в этих условиях линейные и поверхностные дефекты малоэффективны при образовании графитного зародыша, например, на дислокации, критические размеры всего на 2—3% меньше, чем в бездефектном участке, а при зарождении на межфазной ФЩ границе — на 4—5%. Лишь при зарождении в полостях, характеризующихся большой избыточной энергией, возможно формирование графита при малых пересыщениях. Эффективность полостей зависит и от их фор мы. Наиболее удобным местом для зарождения графита являются края тонких трещинок и незахлопнув-шихся дисковидных скоплений. вакансий. [c.144]

Дислокации, представляющие особый вид линейных дефектов кристалла (см. стр. 363), выявляются по специальным фигурам травления — группировкам пятен травления. Эти пятна связаны с более сильной трави-мостью металла в области выхода скоплений дислокаций а поверхность, а также со скоплением примесей, окружающих дисло кацию. Для выявления пятен травления применяются различные методы, зависящи1 от природы металла и требующие особенно тщательной подготовки поверхности микрошлифа, исключающей механическое воздействие. По расположению пятен травления можно определить особенности тонкого строения кристалла — размеры блоков и степень их дезориентации. По числу пятен можно в ряде случаев вычислить плотность дислокаций В многофазных сплавах с помощью микроанализа можно установить и только количество, форму и размеры включений отдельных фаз, но и. их взашмное р1ас-пределение. [c.130]

Молекулярное рассеяние света в кристаллах впервые было надежно установлено Г. С. Ландсбергом в 1926—1927 гг. Трудность состояла не только в том, что интенсивность рассеянного света в хороших кристаллах по предварительной оценке должна составлять всего около 10 от интенсивности падающего свста. В то время вообще было не ясно, существуют ли кристаллы, в которых основную долю рассеянного света составляет свет молекулярного рассеяния, а не паразитный свет, возникающий при рассеянии на различных вкраплениях, микротрещинах и других дефектах кристалла. Метод, с помощью которого удалось отделить одно рассеяние от другого, состоял в исследовании температурной зави- -сиМости интенсивности рассеянного -света. Интенсивность пара-зитно рассеянного света не должна зависеть от температуры, а мо-лекулярно рассеянного — возрастать с температурой. Г. С. Ланд-сберг нашел, что в лучших кристаллах кварца только 25% рассеянного света не зависит от температуры и, следовательно, вызвано посторонними включениями, а остальные 75% зависят от температуры линейно, что и указывает на их молекулярное происхождение. [c.608]

В любом реальном кристалле всегда имеются дефекты строения. Дефекты кристаллического строения подразделяются по геометрическим признакам на точечные (нульмерные), линейные (одномерные) и поверхностные (двумерные). [c.19]

При традиционном описании процесса пластической деформации исходят из того, что существующие в кристаллах системы скольжения позволяют обеспечить его формирование без разрушения сплошности. В.Е. Паниным и др. [11] было доказано, что пластическое течение происходит одновременно на нескольких уровнях, причем трансляция на одном уровне обязательно сопровождается поворотом на более высоком уровне, и наоборот. Принципиально важным в этом подходе является то, что любое нарушение структуры кристалла при подводе к нему внешней энергии рассматривается с позиции самоорганизации локальных структур, обусловленной энтропийными эффектами. Вторичные структуры, формирующиеся в деформируемом кристалле при достижении необходимого уровня возбуждения, представляют совокупность локальных структур - от дефектов типа точечных или линейных до аморфного состояния, возникающего при высокой плотности дефектов. Таким образом, при анализе пластической деформации кристаллов необходимо учитывать кооперативное взаимодействие трансляции, ответственной за изменение формы (дисторсии), и ротации, ответственной за изменение объема (дилатации). При этом важную роль в распространении скольжения играют границы зерен. Эволюция скольжения включает образование полос скольжения на начальных этапах пластической деформации, которые потом трансформируются в полосы микроскопического сдвига, что приводит к возникновению зоны локализованной макропластической деформации, проходящей через весь объем. Переход от одного масштабного уровня (микрополосы) к другому (макротюлосы) являет собой неустойчивость пластической деформации, предопределяющую шейко-образование. Он характеризуется тем, что шменяются элементарные носители деформации - дислокации сменяются дисклинациями. Дисклинации являются более энергоемкими дефектами, чем дислокации, что позволяет системе про- [c.241]

В кристаллах могут существовать и такие линейные дефекты, как ifeno4KH вакансий или междоузельных атомов. Ясно, что контур Бюргерса, проведенный вокруг области, содержащей такую цепочку точечных дефектов, не отличается от соответствующего контура Бюргерса, проведенного вокруг бездефектной области. Другими словами, для цепочки точечных дефектов вектор Бюргерса равен нулю и отличен от нуля только для дислокаций. [c.101]

Измерения де-Хааза и Бирмаса [30] свидетельствуют о наличии добавочного механизма рассеяния со свободным пробегом, зависягцим от частоты. Даже при самых низких температурах (- 2° К) теплопроводность у. изменяется медленнее 7 , и расхождение тем больше, чем крупнее кристалл, хотя ири изменении диаметра образца и изменяется более медленно, чем ло линейному закону. В работе [20] было показано, что в случае КС1 отклонения от формулы (9.8) совпадают с рассеянием на точечных дефектах, иалн-чпе которых следует допустить (см. ниже), чтобы объяснить тепловое сопротивление при водородных температурах. Так как частотные зависимости рассеяния границами и точечными дефектами различны, то влияние последнего процесса значительно даже ири температурах, много меньших температуры максимума. Отклонения от (1)—(3) в случае кварца [30, 20], искусственного сапфира [39] и твердого гелия [44], возможно, вызваны тем же самым механизмом, который не позволяет достичь значения величины максимума тенло-ироводности, предсказываемого теорией, [c.251]

По аналогии с точечными, линейными и поверхностными дефектами можно наметить группу объемных дефектов. Объемные дефекты согласно классификации не являются малыми во всех трех измерениях. К ним можно отнести скопления точечных дефектов типа пор, а также системы дислокаций, распределенных в объеме кристалла. Другими словами, благодаря наличию в кристалле точечных, линейных и плоских дефектов кристаллическая решетка может отклоняться от идеальной структуры в больших объемах кристалла. Кроме того, к объемным дефектам, например в монокристалле, можно отнести кристаллики с иной структурой или ориентацией решетки. В структуре кристалла будут значительные различия между центром дефекта и матрицей, а в матрице возникнут смещения атомов, убывающие с удалением от ядра дефекта. Таким образом, наличие фаз, дисперсных выделений, различных включений, в том числе неметаллических, неравномерность распределения напряжений и деформаций в макрообъемах также относятся к объемным дефектам. [c.42]

Краевая дислокация образуется, если внутри кристалла появляегся лишняя полуплоскость атомов, которая называется экстраплоскостью. Ее край М создает линейный дефект peuienai, который называется краевой дислокацией. Условно принято, что дислокация положительная, если она находится в верхней части кристалла и обозначается знаком ".L , если дислокация находится в нижней части - отрицательная ( у ). Дислокации одного и того же знака отталкиваются, а противоположного - притягиваются. Под воздействием напряжения краевая дислокация может перемещаться по кристаллу (по плоскости сдвига), пока не достигнет границы зерна (блока). При этом образуется ступенька величиной в одно межатомное расстояние. [c.13]

Диффузия в твердых телах происходит при наличии в них ие--совершенств или дефектов. Точечные дефекты или дефекты решетки определяют объемную диффузию. Линейные и поверхностные дефекты, включающие границы зерен, дислокации, междуфаз-ные границы, внешние поверхности кристалла и т. д., вызывают - короткозамкнутую и поверхностную диффузию. При возникновении на поверхности металла пористой оксидной пленки диффузия протекает главным образом через поры в газовой фазе. [c.50]

Электронномикроскопическое изучение покрытий по поперечному излому от контактной зоны до участков поверхности позволило объяснить прочностные свойства покрытия. Капли расплавленной окиси алюминия, падающие на холодную подложку, быстро кристаллизуются, формируя первый слой покрытия, причем кристаллы образуются с большим количеством дефектов. Края зерен достаточно прочно спаяны друг с другом, может быть, и немного оплавлены. Фронт излома проходит по зерну, главным образом по плоскостям скольжения и линейным дефектам, в меньшей степени по границам зерен (рис. 1, а). этого слоя 45— 50 кгс/см . Последующие капли расплава А12О3 падают на еще не остывшие слои керамики. В результате кристаллизация проходит в более благоприятных условиях, что способствует формированию хорошо ограненных изометрических кристаллов окиси алюминия (рис. 1, б). Однако формирование почти бездефектного [c.128]

Известно, что кристаллы металлов имеют дефекты. К ним относятся вакансии, т. е. пустые (незанятые атомом) места в узлах кристаллической решетки, а также смещения, обусловл н-ные сдвигом атома из узла в межузлие. G повышением температуры количество вакансий и смещений увеличивается. Металлы содержат также примеси инородных атомов, вызывающие искажения кристаллической решетки. К наиболее важным дефектам кристаллической решетки следует отнести дислокации (линейные дефекты, имеющие значительно большую протяженность в одном измерении по отношению к любому другому, перпендикулярному к нему). Они бывают краевыми, винтовыми, смещенными И др. , [c.11]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...