Дефекты в кристаллах дислокации

Напомним, что по мере роста пластической деформации растет усилие, которое необходимо прикладывать к образцу для обеспечения дальнейшего деформирования, Рост напряжения пластического течения твердого тела по мере увеличения деформации связан с увеличением плотности дефектов в кристалле и называется механическим упрочнением или наклепом. Движение дислокаций, обусловливающее пластическое течение твердых тел, может тормозиться различными дефектами кристаллической решетки в частности, другими дислокациями и границами зерен. [c.129]

Теория дислокаций впервые объяснила причину огромного различия теоретически рассчитанной прочности кристаллов с совершенной структурой и экспериментально определяемой прочности дефектных кристаллов. И. А. Одингом еще в конце 50-х годов была предложена гипотетическая зависимость прочности кристаллов от плотности дефектов, в частности дислокаций в кристаллах, в соответствии с которой один из путей повышения прочности, сопротивления сдвигу состоит в увеличении плотности дефектов решетки и их оптимального распределения в объеме материалов. Поскольку облучение быстрыми частицами является мощным способом создания целого комплекса дефектов решетки, оно и должно оказывать существенное влияние на механические свойства кристаллических тел. [c.60]

В 1922 А. Ф. Иоффе объяснил низкую прочность реальных кристаллов влиянием макроскопич. дефектов (трещин, надрезов) на их поверхности. В дальнейшем оказалось, что при больших механич. нагрузках реакция кристалла зависит от наличия и кол-ва в кристалле дефектов, в частности дислокаций. В большинстве случаев именно дислокации определяют пластичность Т. т. [c.45]

Точечный дефект представляет собой в высшей степени локальный дефект, влияние которого простирается лишь на один или несколько атомных диаметров от его центра. К точечным дефектам относятся вакансии (не занятые атомами узлы), межузельные атомы, растворенные атомы и свободные атомы в упорядоченной решетке. Линейный дефект представляет собой дислокацию. Этот тип дефектов будет подробно рассмотрен ниже. Поверхностный дефект представляет собой плоскость или криволинейную поверхность, образованную множеством дефектов в кристалле. К ним относятся границы зерен, границы субзерен, границы двойников и скопления дефектов в атомных плоскостях внутри кристаллов. Объемные дефекты — это трехмерные дефекты, такие, как пустоты, пузырьковые включения, частицы, ориентированные отлично от окружающей матрицы, или скопления точечных дефектов в упорядоченной матрице. [c.48]

В данном разделе нас будут интересовать главным образом отклонения решетки от физической однородности, и, следовательно, мы будем иметь дело в основном с образованием физических дефектов в кристалле во время роста. Будут рассмотрены следующие четыре типа дефектов 1) неоднородности по химическому составу 2) дислокации 3) пустоты 4) случайные кристаллы. [c.194]

Подобный незавершенный сдвиг и называется дислокацией. В отличие от точечных дефектов, нарушающих лишь ближний порядок в кристалле, дислокации являются линейными дефектами кристаллической решетки, нарушающими правильное чередование атомных плоскостей, что приводит к искажению всей структуры кристалла и смещению всех его атомов. [c.82]

Шлифы кремния или германия рассмотреть при увеличении 100—200, а сплавов железа—при ХЮОО. При рассмотрении определить форму встречающихся фигур травления, характер их скоплений, относительную плотность их в центре и у края шлифов. Рассматриваемую структуру зарисовать и дать заключение по следующим вопросам 1) является ли рассматриваемый образец монокристаллом 2) какие еще дефекты в кристалле видны, кроме дислокаций 3) какова кристаллографическая ориентировка плоскости шлифа (по фигурам травления) [c.59]

Принципиально важно, что все типы деформационных дефектов в кристаллах являются не просто нарушением периодичности структуры исходного кристалла, а, по существу, элементами других структур. Так, расщепленные дислокации в ГЦК кристаллах представляют собой элементы ГПУ структуры, ограниченные частичными дислокациями, а протяженные дефекты упаковки и двойники в ГЦК кристаллах с низкой энергией дефекта упаковки — планарные ГПУ структуры на плотноупакованных плоскостях. В кристаллах вблизи температур структурных превращений деформация осуществляется путем образования мартенситных ламелей как структур другой фазы. Если кристалл испытывает структурный фазовый переход, его деформация происходит в режиме сверхпластичности. [c.40]

ИЛИ, наоборот, при присоединении атомов к этой кромке дислокация перемещается перпендикулярно плоскости скольжения на новый горизонт. При этом дислокация переползает на новый горизонт не целиком, а по частям. Скольжение дислокации не вызывает локального изменения объема или плотности кристалла и поэтому называется консервативным движением. Переползание - это неконсервативное движение, связанное с неупругим изменением плотности кристалла вдоль линии дислокации, так как наращивание или растворение атомных рядов на краю экстраплоскости сопровождается образованием или исчезновением вакансий и междоузельных атомов, т.е. изменением числа точечных дефектов в кристалле. [c.148]

Реально кристаллическая решетка имеет дефекты. Наличие в кристалле дислокации определяет наименьшую силу для деформации в плоскости ММ (см. рис. 6, в), где находится дислокационная линия. При этом деформация связана с последовательным перемещением дислокаций через смежные атомные плоскости как бы волнообразным скольжением, на что расходуется энергия во много раз меньшая необходимой энергии для сдвига атомов по всему сечению. На рис. 6, в показана лишь одна дислокация. Практически плотность дислокации бывает большой, например, если взять 1 см монокристалла железа, затвердевшего из расплава в обычных условиях, и разместить все его дислокации в одну линию, то ее длина может достигать 100 км. Деформация в реальном кристалле идет по множеству плоскостей одновременно. [c.241]

Наличие дефектов в виде дислокаций приводит к ряду интересных явлений при распространении ультразвуковых волн в кристаллах, в том числе к ряду резонансных и релаксационных явлений, к так называемому дислокационному поглощению и дисперсии [11— 14]. Вопросов воздействия интенсивных звуковых и ультразвуковых колебаний на такие процессы в кристаллах металлов, как диффузия, циклическое деформационное упрочнение и усталость, мы не будем касаться и ограничимся лишь линейной задачей о дислокационном поглощении звука. Поскольку в параграфе о дислокационном поглощении речь идет о дислокациях и их влиянии на распространение звука, здесь же кратко затронут вопрос об акустической эмиссии — явлении излучения звука при движении и аннигиляции дислокаций, зарождении и развитии трещин от микро-до макроскопических масштабов. Акустическая эмиссия в последнее время находит большое практическое применение, однако теория явления пока недостаточно развита. [c.238]

В [52, 53 теория генерации сдвиговых гармоник строится на основании модели, в которой учитывается смещение дислокаций в поле упругой волны. Следует обратить внимание на то, что исследование поведения запрещенной сдвиговой гармоники в принципе может дать полезные сведения о несовершенстве структуры твердых тел — о дефектах в кристаллах, наличии остаточных деформаций и напряжений, [c.299]

Присутствие дефектов в кристалле обычно повышает предельную растворимость примеси в нем. Так, если растворимость выбранной примеси увеличивается вблизи дислокаций, то в кристалле, содержащем дислокации, равновесная растворимость примеси также будет больше [c.281]

Электрические свойства. Уд. электропроводность М. при комнатной темп-ре 10 —10 Ом -м . Характерное св-во м. как проводников — линейная зависимость между плотностью тока и напряжённостью приложенного электрич. поля (закон Ома). Носителями тока в М. явл. эл-ны проводимости, обладающие высокой подвижностью. Согласно квантовомеханич. представлениям, в идеальном кристалле эл-ны проводимости (при отсутствии тепловых колебаний крист, решётки) не встречают сопротивления на своём пути. Существование у реальных М. электрич. сопротивления — результат нарушения периодичности крист, решётки. Эти нарушения (дефекты) связаны как с тепловым движением атомов, так и с наличием примесных атомов, вакансий, дислокаций и др. статич, дефектов в кристаллах. На колебаниях и дефектах происходит рассеяние эл-нов. Мерой рассеяния служит длина свободного пробега I — ср. расстояние между двумя последовательными столкновениями эл-нов с дефектами. Величина уд. электропроводности а связана с I соотношением [c.411]

Наибольший интерес представляют прямые методы наблюдения и исследования дислокаций, их скоплений и точечных дефектов. К ним относятся исследования с помощью ионного проектора, рентгеновской топографии и прямые световые и электрономикроскопические исследования. Прямые методы дают наиболее ценную информацию о дефектах в кристаллах, однако неприменимы для количественных оценок при изучении металлов, подвергнутых значительной пластической деформации, или технических сплавов сложного состава. В этом случае приходится применять косвенные методы исследования рентгеноструктурный анализ с оценкой формы и интенсивности интерференционных максимумов механические испытания измерение внутреннего трения, электрических и магнитных характеристик. [c.94]

Перейдем теперь к рассмотрению неравновесных границ зерен, т. е. границ, содержащих избыточные дефекты в структуре, обычно привнесенных при различных воздействиях на материал. Термин неравновесные границы был введен Грабским и Кор-ским еще в 1970 г. [189], но его стали использовать в научной литературе значительно позже [106, 111, 146, 190-201], причем им обозначали самые разные состояния границ. Этим термином называют, например, границы с неравновесной концентрацией точечных дефектов [190, 191], границы с искривленной поверхностью [191], границы, содержащие захваченные решеточные дислокации и внесенные ЗГД [111, 146, 190-201] и т. д. При этом нужно учитывать, что любая граница сама по себе является неравновесным дефектом в кристалле, поэтому понятие о термодинамическом равновесии границ зерен в известной мере условно. Более строгое описание неравновесных границ было предложено Р. 3. Валиевым с соавторами [111, 146, 172]. [c.93]

Характерной особенностью дефектной структуры облученных кристаллов являются хаотичность в расположении точечных и объемных барьеров и неоднородность создаваемых ими полей напряжений. Но нельзя считать распределение дефектов в кристаллах изотропным. На начальной стадии облучения кристаллов наблюдается сильная анизотропия в распределении радиационных дефектов и анизотропия влияния радиации на механические свойства в )азличных кристаллографических направлениях. О. А. Троицкий 151 на монокристаллах цинка обнаружил в плоскостях базиса более высокую скорость накопления радиационных дефектов и большее влияние радиации на сопротивление движению дислокаций в базисных плоскостях по сравнению с другими кристаллографическими плоскостями. В. К. Крицкая с сотрудниками [16] по изменению интегральных интенсивностей рентгеновских рефлексов обнаружила ориентационную зависимость в распределении радиационных дефектов в облученных электронами монокристаллах молибдена и как следствие — анизотропию величины эффекта повышения сопротивления деформированию в различных кристаллографических направлениях монокристаллов молибдена. [c.63]

Дефекты. К. с., в к-рой все позиции заполнены атомами, наз. идеальной К. с. Однако в действительности К. с. имеет ряд дефектов — точечных (смещения атомов из идеальных позиций, замещение этих атомов атомами примеси, вакансии, атомы внедрения и т. н,), линейных и двумерных (дислокации, ошибки в наложении слоев и т. It.) (см. Дефекты в кристаллах). Если количество точечных дефектов велико, можно фиксировать среднее по всем ячейкам изменение бр электронной плотности К, с., напр, в рубине А1з0з+0,05% Сг, где Сг замещает позиции А1. В структурах твёрдых растворов вычитания или внедрения анализ бр даёт сведения о заселённости атомами тех или иных позиций. [c.505]

На языке топологии получает естеств. объяснение и наиб, известный линейный дефект в кристаллах — краевая дислокация, возникающая при образовании лишней кри-сталлич. полуплоскости в решетке (рис. 5). Предполагается, что на расстояниях в несколько постоянных рен ётки от линии АВ кристаллич. порядок восстанавливается. Поскольку пространство вырождения не зависит от вида кристалла, то достаточно рассмотреть просгейший кубич. кристалл и смещения лишь вдоль одной из осей, х, с периодом решётки <3,. Состояния кристалла вырождены относительно сдвигов на т. к. гакой сдвиг приводит к совмещению кристалла с самим собой. Иными словами, концы отрезка [О, а ] отвечают одному и тому же состоянию, что позволяет их отождествить. Для смещений, v, лежащих вне отрезка [О, всегда найдётся эквивалентное смещение внутри того же отрезка. В результате приходим к пространству вь[рождения кристалла по оси х в виде отрезка [0. а ] с отождествлёнными концами, что топологически эквивалентно окружности 5. Аналогичное вырождение состояний наблюдается и вдоль осей у и z, т. е, пространством вырождения кристалла в целом будет D = = -многообразие трёхмерного тора. [c.137]

С использованием методики Берга — Баррета и Лэнга была изучена структура нитевидных кристаллов меди [333]. Это рентгенографическое исследование показало, что нитевидные кристаллы одного размера могут весьма заметно отличаться по степени совершенства имеются различия в количестве дефектов, их характере и расположении, что, вероятно, связано с непод-дающимися учету случайностями роста кристалла, а также с В03М0Ж.Н0Й деформацией усов при м Бипулировании. Однако тенденция к повышению совершенства нитевидных кристаллов с уменьшением их размера безусловно имеет место. Если толстые кристаллы состоят из значительно разориентированных объемов ( субзерен ), то кристаллы толщиной менее 10 мкм более совершенны либо содержат единичные дефекты в виде дислокаций. [c.364]

В книге помещены переводы статей, опубликованных в зарубежной периодической печати в последние годы. В I части книги рассматривается атомная структура различных дефектов в кристаллах полупроводников с решеткой алмаза и цинковой обманки (сфалерита) полные и частичные дислокации, дефекты упаковки, дислокации несоответствия, а также наклонные границы, в том числе двойниковые границы высокого порядка. Во II чаети описаны структура и происхождение некоторых типов дефектов, встречающихся главным образом в эпитаксиальных пленках дефекты упаковки, микродвойниковые ламели и более сложные дефекты типа трипирамид , воэникновение которых обусловливается многократным двойникованием. [c.335]

Действие сил зеркального отображения, которые весьма существенно влияют на характер перераспределения и релаксации дислокационной структуры в тонких металлических пленках толщиной порядка ста и более нанометров (именно это обстоятельство и является в настоящее время наиболее серьезным недостатком прямого физического метода исследования структурных дефектов в кристаллах). Кроме того, как показал теоретический анализ, при одинаковом уровне внешних напряжений по поперечному сечению кристалла в радиусе действия дислокационных сил отображения эффективное напряжение сдвига значительно выше, чем внутри кристалла. В связи с этим поверхностные источники генерируют значительно большее число дислокационных петель и на большее расстояние от источника по сравнению с объемными источниками аналогичных конфигурации и геометрии при одинаковом уровне внешних напряжений. Поскольку скорость движения дислокаций является функцией эффективного напряжения сдвига, то в приповерхностных слоях кристалла скорость движения дисйокацм может существенно превышать скорость их движения в объеме материала. [c.27]

Дефекты в кристаллах различаются по типу и происхождению. Значительная их часть (фазовые неоднородности, включения, дефекты упаковки, дислокации) возникают уже в процессе изготовления слитков. Последующая глубокая пластическая деформация, неизбежная при производстве сортового металла, дополнительно порождает дефекты, прежде всего дислокации. В дефектных местах кристаллической поверхности имеют место значительные флуктуации термодинамических свойств решетки и энергии активации электрохимических процессов. Особенно резко изменяются свойства металла в местах включения инородных фаз (карбидов, гидридов, нитридов, окислов и др.). Другим источником энергетической, а следовательно, и кинетической неоднородности, несомненно, являются дефекты пассивирующей пленки. Ясно, что этот фактор тесно связан с дефектами самого металла. Поэтому скорости растворения пассивного металла для разных микроучастков поверхности должны существенно отличаться друг от друга и изменяться с течением времени. Последнее обстоятельство отражает динамику как выхода внутренних дефектов решетки на поверхность растворяющегося кристалла, так и процессов пленкообразования. Представления о неизбежном существовании активных пор в пассивирующей окисной пленке и о роли электрокапиллярных явлений в этих порах развиты Шултиным [27]. [c.69]

Все типы деформационных дефектов в кристаллах являются не просто нарушением периодичности структуры исходного кристалла, а представляют собой элементы других структур. Так, расщепленные дислокации в ГЦК-крист аллах есть элементы ГПУ-структуры, ограниченные частичными дислокациями, а протяженные дефекты упаковки и двойники в ГЦК-кристаллах с низкой энергией дефекта упаковки — планарные ГПУ-структуры на плот-ноупакованных плоскостях. В [8] убедительно показано, что и в ОЦК-кристаллах дислокации расщеплены и, следовательно, также являются фрагментами других структур. В кристаллах вблизи температур структурных превращений деформация осуществляется [c.7]

В совершенном кристалле должно быть правильное периодическое расположение атомов, простирающееся до бесконечности. Но в действительности таких кристаллов не существует. В реальных кристаллах правильное строение всегда имеет определенные нарушения — дефекты. Все дефекты в кристаллах разделяют на четыре группы точечные, линейные, поверхностные (плоские), объемные. Точечные дефекты бесконечно малы в трех измерениях, к ним относятся вакансии — узлы кристаллической решетки, не занятые атомами, дислоцированные атомы, расположенные в междуузлиях, атомы примесей и т. п. Линейные дефекты малы в двух измерениях, а в третьем имеют значительную протяженность. К ним относятся дислокации. Дефекты упаковки — нарушения в чередовании плотноупа-кованных атомных плоскостей, границы двойников и т. д. — от- [c.278]

Помимо примесных атомов, появление разрешенных уровней в запрещенной зоне связано также и с др. нарушениями идеальной периодичности решетки вякаксиял , атомами в междоузлиях, дислокациями и т. и. (см. Дефекты в кристаллах). При облучении П. фотонами большой энергии, быстрыми электронами или др. частицами с достаточно большой энергией в кристаллич. решетке П. возникают т. п. радиационные дефекты (нек-рые из них исчезают при нагреве, другие остаются), к-рые также могут образовать до-HO.MIHIT. уровни в запрещенной зоне. [c.109]

В настоящее время установлено, что в областях с нарущен-ной кристаллической структурой, таких как дислокации и границы зерен, скорость диффузии может оказаться гораздо выше, чем в идеальной решетке. Однако из-за малой объемной долн этих дефектов в кристалле их влияние иа процесс диффузии экспериментально обнаруживается лишь в ограниченном температурном диапазоне. Это и будет продемонстрировано в дайной главе. [c.205]

В 1968 г. Эшелби [ ] также ввел силу, необходимую для распространения трегцины, в форме интеграла, не зависящего от контура интегрирования. Этот интеграл вытекает из теории сил, действующих на дефекты в кристаллах, разработанной Эшелби на основе понятия тензора энергии—имнульса [ ]. В рамках механики разрушения эта теория модифицируется с тем, чтобы она могла быть использована для сплошной среды, содержащей дефекты и неодпородно-сти, а не для кристаллов, содержащих дислокации. [c.170]

Наиболее распространенным точечным дефектом в кристаллах являются вакансии. Уменьщенне концентрации вакансий происходит либо путем заполнения вакансий диффундирующими к ним междоузельными атомами, которые переходят при этом в состояния с минимальной энергией либо путем диффузии вакансий к поверхности кристалла и аннигиляции на ней либо путем диффузии вакансий к дислокациям и аннигиляции на них. В первом приближении время, необходимое для уменьщения концентрации неравновесных вакансий в кристалле, можно оценить из соотнощения т где Ь — длина пути вакансии до [c.240]

Поверхностные дефекты представляют собой границы раздела между отдельными кристаллами рис. 2, г ).На границе раздела атомы расположены менее правильно, чем в его объеме. Кроме того, по фаницам раздела скапливаются дислокации и вакансии, а также концентрируются примеси, что еще больше нарушает порядок расположения атомов. При этом сами кристаллы разориентированы, т. е. могут быть повернуты относительно друг друга на десятки фадусов. Прочность металла может либо увеличиваться вследствии искажений кристаллической решетки вблизи границ, либо уменьшаться из-за наличия примесей и концентрации дефектов. Дефекты в кристаллах существенно влияют на свойства металлов. [c.7]

Подвижность дислокаций. Движению Д. препятствует не только прочность разрываемых межат. связей, но и рассеяние фононов и электронов проводимости в упруго искажённой области кристалла, окружающей движущиеся Д. Движению Д. мешают также упругое вз-ствие с др. Д. и с примесными атомами, межзёренные границы в поликристаллах, ч-цы др. фазы в распадающихся сплавах, двойники (см. Двойникование) и др. дефекты в кристаллах. На преодоление этих препятствий тратится часть работы внеш. сил. Т. о., кристалл с Д. мягче бездефектного кристалла, но если он набит Д. и др. дефектами настолько, что они мешают друг другу, то [c.164]

Структура реальных кристаллов. Вследствие нарушения равновесных условий роста и захвата примесей при кристаллизации, а также под влиянием различного рода внеш. воздействий идеальная структура К. всегда имеет те или иные нарушения. К ним относят точечные дефекты — вакансии, замещения атомов осн. решётки атомами примесей, внедрение в решётку инородных атомов, дислокации и др. (см. Дефекты в кристаллах). Дозируемое введение небольшого числа атомов примеси, замещающих атомы осн. решётки, широко используется в технике для изменения св-в К., напр, введение в кристаллы Ge и Si атомов III и V групп периодич. системы элементов позволяет получать крист, полупроводники с дырочной и электронной электропроводностями. Другие примеры примесных кристаллов — рубин, состоящий из AI2O3 и примеси (0,05%) Сг иттриево-алюминиевый гранат, состоящий из Y3AI5O2 и примеси (до 1%) Nd. [c.329]

Исходной хар-кой механич. св-в М. явл. модуль упругости G, определяющий сопротивление крист, решётки упругому деформированию и непосредственно отражающий величину сил связи в кристалле. Сопротивление разрушению или пластич. деформации идеального кристалла велико ( 10 1 G). Но в реальных кристаллах эти хар-ки, как и все механич. св-ва, определяются наличием дефектов, в первую очередь дислокацией. Перемещение дислокаций по нлотноупакованным плоскостям приводит к скольжению — осн. механизму пластич. деформации М. (см. Пластичность). Важнейшая особенность М.— малое сопротивление перемещению дислокации в бездефектном кристалле. Это сопротивление особенно мало в кристаллах с чисто металлич. связью, к-рые обычно имеют плотно-упакованные структуры (ГЦК или ГПУ). Увеличение сопротивления пластич. деформации (по крайней мере, в этих кристаллах) связано со вз-ствием движущихся дислокаций с др. дефектами в кристаллах (с др. дислокациями, примесными атомами, внутр. поверхностями раздела). Вз-ствие дефектов определяется искажениями решётки вблизи них и пропорц. G. В результате большой плотности дислокаций и др. дефектов прочность М. возрастает. [c.412]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...