Свойства идеальных кристаллов и реальных металлов

За редкими исключениями, кристаллы и кристаллиты, образующие поликристаллы, обладают различными типами структурных дефектов. Знание типов, способов образования, а также влияния структурных дефектов на различные процессы и свойства твердых тел совершенно необходимо для современных специалистов по физике твердого тела. Понятие реальный кристалл чрезвычайно широко. При малой концентрации структурных несовершенств реальный кристалл в пределе переходит в идеальный, приобретая качественно новые свойства. При большом содержании дефектов реальный кристалл в пределе приобретает аморфную структуру и свойства, характерные для аморфного состояния. Воздействие на реальную структуру твердых тел является одним из способов управления их свойствами. Например, в зависимости от концентрации точечных дефектов коэффициент диффузии в металлах может меняться на семь порядков, в таком же диапазоне меняется электропроводность полупроводника. Техническая прочность твердых тел отличается от теоретической (предельной) на три-четыре порядка. Исключив возможность влияния несовершенств, можно реализовать теоретическую прочность. Каждому понятно, насколько это важно для практических целей. [c.6]

Строение реальных кристаллов. Исследованиями структур кристаллов доказано, что указанные выше кристаллические решетки являются идеальными кристаллами. Реальные кристаллы имеют значительные отклонения в строении решетки (фиг. 5). Причины, вызывающие искажение кристаллической решетки, различны температурные условия, при которых образуются кристаллы (нагрев и скорость охлаждения, условия охлаждения), напряжения в металле, вызываемые механическими воздействиями. При этом происходят смещения атомов в кристалле, называемые дислокациями, образуется решетка с узлами, не заполненными атомами (фиг. 6). Эти дефекты в кристаллической решетке приводят к резкому ухудшению свойств металлов, особенно механических, благодаря чему область [c.11]

В книге кратко излагаются основные вопросы современной теории атома и электронной структуры кристаллов, описываются кристаллические структуры идеальных и реальных кристаллов, рассматривается теория дислокаций и физические свойства металлов и сплавов. Обсуждаются закономерности взаимодействия между компонентами в сплавах и вопросы фазового равновесия в различных системах. Подробно описываются промежуточные фазы. Книга рассчитана иа широкий круг инженеров заводов и научно-исследовательских институтов, а также на студентов и аспирантов вузов, специализирующихся по металлургии, металловедению и физике металлов. [c.4]

В реальных металлах нет идеально правильного расположения атомов во всем объеме кристалла, т.е. в них всегда имеются дефекты кристаллического строения. Необходимо знать основные виды ДКС и влияние их на свойства металлов. При этом особое внимание следует уделить дислокациям. [c.5]

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]

Исследование строения металлов при помощи электронного микроскопа и рентгеновский анализ показали, что строение реальных кристаллов металлов в отличие от идеальных характеризуется большим количеством несовершенств (дефектов), влияющих на свойства металлов. В ряде случаев искажение кристаллической решетки вызывается дислокациями — нарушениями правильного кристаллического строения вследствие отклонения отдельных атомов или их групп от положения устойчивого равновесия. Дислокации возникают в процессе кристаллизации металла из расплава. [c.61]

Идеальное расположение атомов в кристаллах, строго соответствующее типу кристаллической решетки, в реальных условиях почти не встречается. В любом реальном кристалле металла или сплава имеются различные несовершенства, т. е. отклонения от абсолютно правильного размещения атомов. Такие несовершенства существенно сказываются на всех свойствах металлов, и прежде всего, на их прочности, пластичности, упругости, коррозионной стойкости ИТ. п. [c.21]

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 микрообьемах металлы рассматриваются с помощью решетчатых моделей, называемых кристаллическими решетками, наиболее распространенные виды которых приведены на рис. 33. В идеальных кристаллах решетки имеют форму правильных многогранников. В реальных условиях металлы в общем случае могут состоять из кристаллов неправильной формы, называемых кристаллитами (зернами). Правильность выбора кристаллической решетки подтверждается формой и анизотропий свойств металлов в микрообьемах. Анизотропию свойств можно представить в формализованном виде с помощью тензоров. Так, в соответствии с обобщенным законом Р.Гука связь между тензором Т, напряжений и тензором Те малых деформаций [c.117]

Наличие дефектов в отдельных кристаллах и зернах существенно влияет на сопротивляемость металлов и сплавов микроударному разрушению. Изучение этого вопроса представляет большой практический интерес. В настоящее время нет даже приближенной теории, связывающей механические характеристики металлов с количеством, формой и характером распределения в них микро-и макроскопических дефектов. Реальные металлы весьма несовершенны. Отклонением от идеальной структуры прежде всего являются границы зерен, микротрещинки, возникшие в процессе кристаллизации слитка или деформировании металла, макроскопические не-сплошности типа пор и другие дефекты, которые чаще всего являются следствием предыстории образца. Наличие большого количества микро- и макроскопических дефектов заметно проявляется в различных структурно-чувствительных свойствах, особенно при деформации и разрушении металла в микрообъемах. [c.82]

Развитием науки о физике увердого тела доказано, что можно резко улучшить механические свойства металлов и создать сверхпрочные металлы, в десятки раз превосходящие по прочности существующие, путем создания бездефектного, т. е. бездислокационного, металла. Учеными получены такие идеальные кристаллы — нитевидные, называемые усами . Они имеют в поперечнике 2—4 л/сив длину 10—15 мк и обладают прочностью, близкой к прочности идеальных кристаллов. Так, например, получены кристаллы железа, которые имеют прочность в 50—60 раз больше реальных, а также кристаллы меди, имеющие прочность выше реальных в 15—16 раз. [c.13]

Для понимания свойств металлов важно также знать, что их реальная кристаллическая структура не идеальна. Во-первых, в пространственной сетке ион-атомов, изображенной в упрощенном виде на рисунке 1, встречаются изъяны разного рода (пустые - места, чужеродные включения). Во-вторых, одни участки или слои сетки различным образом смещены по отношению к другим участкам или слоям (так называемая дислокация). В-третьих, зарождающиеся при застывании расплавленного металла кристаллы при их роете давят друг на друга, искажая естественную форму и образуя неправильной формы конгломераты (так называемые кристаллиты), часто с пустотами между ними. Получающиеся за счет всего этого швы и неоднородности в металлах ухудшают их свойства и рано или поздно могут привести к коррозионным разрушениям по этим швам . Доказано, что теоретически рассчитанная прочность идеальных кристаллов данного металла и его практическая прочность расходятся иногда в десятки и сотни раз (1). Это цроверено на выращенных специальными сп с0бами идеальных нитевидных металлических кристаллах ( усах ). Очевидно, искусственное получение идеадьной кристаллической структуры, повторяющей без [c.42]

Локальные песовершенства (дефекты) в строении кристаллов пр11сущи всем металлам. Эти нарушегтя идеальной структуры твердых тел оказывают существенное влияние на нх физические, химические, технологические и эксплуатационные свойства. Без использования представлений о дефектах реальных кристаллов невозможно изучить явления пластической деформации, упроч-нени.е и разрушение сплавов и др. [c.9]

Так, Смекалом был выполнен ряд интересных исследований, посвященных главным образом изучению свойств прочности кристаллов галоидных солей щелочных металлов. Им и другими авторами было показано, что пластическая деформация ведет к разрыхлению решетки [23, 64], дана оценка перенапряжений на неоднородностях кристалла [65, 66], выяснено влияние примесей на свойства прочности галоидных солей [50—52], исследована температурная зависимость прочности [67, 68, 54], изучено влияние среды на прочность [54]. Смекал пытался также дать общие представления о причинах разрушения кристаллов, которые мы здесь кратко изложим. Он перенес на кристаллы целиком представления Гриффитса. Далее [22, 23] высказал предположение о том, что строение реальных криста.илов существенно отличается от идеальных. У реальных кристаллов имеются нарушения решетки, которые могут возникнуть по ряду причин в результате неправильности роста кристалла, наличия примесей и т. д. Существование в кристалле подобного рода нарушений может оказать заметное влияние на ряд его свойств и, в частности, на структурно-чувствительные свойства (например, на ионную проводимость, свойства прочности и т. д.). [c.28]

Реальный единичный кристалл (т. е. монокристалл) или любое зерно поликристаллического металла не имеет идеально правильного расположения атомов по всему объе.му. В реальных кристаллах встречается большое количество дефектов, которые оказывают влияние на свойства металлов (сплавов) и их обработку. Различают следующие дефекты кристаллической решетки точечные, линейные и поверхностные. [c.20]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...