Виды дефектов в кристаллической решетке

Виды дефектов в кристаллической решетке [c.23]

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]

С присутствием дефектов в кристаллической решетке можно связать еще один (третий) вид решетки твердого раствора, которую называют решеткой вычитания в ней наблюдается определенное число незанятых (вакантных) узлов, почему ей и дано ее название. Однако такая решетка в металле встречается редко и присуща только сплавам, представляющим химические соединения. [c.49]

Дислокации являются особым видом несовершенств в кристаллической решетке. По своей природе они резко отличаются от других дефектов, в том числе и указанных выше линейных несовершенств. В настоящее время не только прочность, но и фазовые, и структурные превращения, а также целый ряд других явлений рассматривают с использованием теории дислокаций. [c.123]

Вещества II фазы в КМ, применяемых в современной технике, часто используют в виде удлиненных (по сравнению с поперечным размером) дисперсных материалов усов (нитевидных кристаллов) — рис. 2.12 и непрерывных поликристаллических волокон. Толщина усов обычно меньше 1 мкм, так как при большей толщине возрастает число дефектов в кристаллической решетке, и удельная прочность усов снижается. Композиционные материалы, содержащие в качестве частиц II фазы усы и волокна, обладают прочностью при растяжении и изгибе, во много раз превышающей прочность обычных материалов. [c.60]

Другим важнейшим видом несовершенства кристаллического строения являются так называемые дислокации. Представим себе, что в кристаллической решетке по каким-либо причинам появилась лишняя полуплоскость атомов, так называемая экстраплоскость (рис. 8). Край 3—3 такой плоскости образует линейный дефект (несовершенство) решетки, который называется краевой дислокацией. Краевая дислокация может распространяться на многие тысячи параметров решетки, для нее вектор Бюргерса (см. с. ООО) перпендикулярен экстраплоскости. В реальных металлах дислокации смешанные на некоторых участках — краевые, на других — винтовые. [c.28]

К подобным дефектам относят такие искажения в кристаллической решетке, которые имеют большую протяженность в двух измерениях и незначительную протяженность (несколько межатомных расстояний) в третьем измерении. Характерным примером таких дефектов являются дефекты упаковки, представляющие нарушение закономерного расположения плотноупакованных слоев атомов. Плотноупакованный слой атомов можно представить в виде жестких шаров, плотно прилегающих друг к другу и образующих одну атомную плоскость. В этом случае вокруг каждого атома должно располагаться шесть таких же [c.20]

Все виды точечных дефектов искажают кристаллическую решетку и, в определенной мере, влияют на физические свойства. В технически чистых металлах точечные дефекты повышают электросопротивление, а на [c.32]

Для ионных кристаллов тина АВ можно модифицировать выражение (10.7) и соответственно (10.10). В этих решетках с дефектами по Шоттки по принципу электрической нейтральности может возникать только равное число катионных и анионных вакансий. В этом случае необходима энергия для образования пары вакансий. Какие виды дефектов в определенной кристаллической решетке являются преобладающими, зависит в основном от величины необходимых энергий активации. Вообще говоря, многие типы дефектов существуют одновременно, однако, если один тип, для которого нужны наименьшие энергии образования, сильно превалирует над другими, то соответственно именно он является характерным видом дефекта решетки. В щелочных галогенидах преобладают, например, дефекты по Шоттки. Энергии образования пары вакансий для щелочных галогенидов приведены ниже [c.220]

В этом параграфе будут рассмотрены различные стороны процесса образования скрытого изображения при комнатной температуре. Мы принимаем, что в кристаллической решетке одновременно присутствуют междуузельные ионы серебра, вакантные галоидные и вакантные серебряные узлы, причем равновесная концентрация вакантных галоидных узлов значительно меньше, чем концентрация двух других дефектов. Этот материал будет изложен в виде ряда положений. [c.125]

Представления о том, что ионы в кристаллической решетке занимают строго фиксированные положения, являются идеализированными. Такая идеализация не мешает рассматривать свойства кристаллических тел при сравнительно низких напряжениях и температурах, когда тела упруги. Однако с ростом температуры и напряжений необходимо учитывать наличие искажений в решетке реальных кристаллов. Существуют статические искажения кристаллической решетки в виде точечных дефектов, дислокаций и искажений в зоне границ между кристаллическими зернами в поликристаллическом теле. Рассмотрим кратко особенности точечных дефектов и дислокаций, так как они играют важную роль при объяснении микромеханизма деформирования кристаллов. [c.19]

Точечные дефекты образуются в процессе кристаллизации или затем в результате воздействия внешних сил. В результате внутренняя структура кристаллических тел может приобрести существенные изменения. При этом могут появляться дефекты в виде дырки I (рис. 3.9), когда в одном из мест кристаллической решетки отсутствует тот или иной атом дефект внедрения 2, когда одна из частиц кристаллической решетки застревает в ее междоузлие дефект замещения 3, когда необходимый вид частицы решетки случайно заполняется частицей совершенно иного сорта. Каждый из этих дефектов вносит дополнительные напряжения в кристаллическую решетку твердого тела и уменьшает его прочность. [c.67]

Наличие в металле проводника искажений решетки и несовершенств всякого рода увеличивает вероятность столкновения электронов с атомами, т. е. повышает сопротивление проводника. В частности, к числу факторов, увеличивающих сопротивление металлических проводников, относятся упругие искажения решетки, все виды дислокаций, внедрения чужеродных атомов в кристаллическую решетку и другие дефекты. [c.82]

В кристаллической решетке металла вследствие облучения нейтронами или другими энергетическими частицами происходят изменения, во многих отношениях напоминающие вызываемые сильной холодной деформацией. В решетке появляются вакансии, междоузельные атомы и дислокации все эти дефекты вызывают увеличение скорости диффузии специфических примесей или легирующих компонентов. В процессе облучения могут происходить локальные повышения температуры — температурные пики , которые подразделяются на два вида. Одни пики относятся к случаям, когда атомы или совсем не покидают свои места в кристаллической решетке либо покидают их в незначительном количестве. Другие пики характеризуются переходом многих атомов в междоузлия кристаллической решетки. [c.118]

Одним из видов несовершенств кристаллического строения является наличие незанятых мест в узлах кристаллической решетки, или иначе — вакансий, или атомных дырок (см, рис. 7,а). Такой точечный дефект решетки играет важную роль при протекании диффузионных процессов в металлах (подробнее см. в гл. ХП1. п. 1). [c.28]

Энергия деформации - энергия, вносимая в тело при его деформировании. При упругом характере деформации носит потенциальный характер и создает поле напряжений. В случае пластической деформации частично диссипирует в энергию дефектов кристаллической решетки и в конечном итоге рассеивается в виде тепловой энергии. [c.157]

Линейные несовершенства кристаллической решетки имеют размеры, близкие к атомным в двух измерениях и значительную протяженность в третьем. К этому виду дефектов относятся дислокации, простейшими из которых являются краевые, винтовые и смешанные. [c.30]

НАКОПЛЕННАЯ ЭНЕРГИЯ ДЕФОРМАЦИИ. Энергия, затрачиваемая при пластической деформации, не вся переходит в тепло. Часть ее, связанная с дефектами кристаллической решетки (дислокациями, вакансиями, границами двойников деформации и др.), остается в деформированном металле в виде накопленной (скрытой или [c.247]

Магнитные свойства реальных ферромагнетиков, как известно, по различным причинам весьма неоднородны — это естественная магнитная анизотропия и внутренние упругие напряжения, включения и дефекты кристаллической решетки и т. д. Сам принцип построения магнитной структуры ферромагнетиков— деление на домены — определяет их неоднородность. В полной мере сказанное выше относится и к такому виду ферромагнитных материалов, как листовая электротехническая сталь, неоднородность магнитных свойств которой является предметом изучения многих исследователей. Это вызвано тем, что к магнитным свойствам электротехнической стали предъявляются, как известно, повышенные требования, удовлетворение которых связывается с созданием однородной, определенным образом ориентированной магнитной структуры. [c.190]

Наиболее полное объяснение механизму упрочнения дает теория дислокаций. Все процессы, происходящие в металлах и сплавах, как и их свойства, неразрывно связаны с характером и плотностью дефектов кристаллической решетки. Под дефектами кристаллического строения понимают нарушения в периодичности расположения атомов в пространстве, не связанные с тепловыми колебаниями атомов и упругими деформациями. В зависимости от протяженности различают три вида дефектов точечные, к которым относятся вакансии и межузельные атомы одномерные (линейчатые), к которым относятся дислокации, и двухмерные (пространственные), к которым относятся границы блоков, двойников, зерен. [c.96]

При переходе от изменения числа дефектов в материале к изменению параметров кристаллической решетки, в предположении их пропорциональности, обе части уравнения (4.3) умножаются на коэффициент пропорциональности k, тогда уравнение (4.6) принимает вид [c.193]

Влияние температуры облучения на предел текучести. В процессах закрепления дислокаций, образования вторичных дефектов и частиц выделений определяющую роль играет термическая диффузия. Поэтому структура и свойства кристаллических тел должны зависеть от температуры облучения. Однако на число и вид первичных дефектов, образующихся при бомбардировке, она не влияет. В значительной степени от температуры облучения зависит степень сохранности первичных дефектов в решетке. [c.77]

Помимо дислокаций, являющихся протяженными дефектами кристаллической решетки, существуют точечные дефекты в виде вакансий (пустот) и внедренных атомов, последние перемещаются между узлами кристаллической решетки. Образование вакансий связано с постоянными колебательными движениями атомов около их положений равновесия в узлах кристаллической решетки. Движение каждого отдельного атома является непериодическим и амплитуды его колебаний представляют собой случайные вели- [c.8]

Таким образом, при отсутствии внешних напряжений в металле действуют внутренние напряжения, создаваемые дефектами кристаллической решетки, выстроенными в некоторый каркас (струк-туру), и имеющие знак - . При нагружении металла внешней силой в нем возникают дополнительные напряжения Аа, которые при превышении условия равновесия в виде [c.51]

Другим примером пространственных диссипативных структур является так называемая решетка вакансионных пар, экспериментально обнаруженная Дж. Эвансом в 1970 г. при исследовании микроструктуры молибдена, облученного ионами азота. Известно,, что облучение металла быстрыми частицами (нейтронами, ионами) приводит к образованию в кристаллической решетке точечных дефектов — вакансий и межузельных атомов. При повышении температуры эти вакансии, двигаясь в кристалле, образуют сложные кластеры дефектов в виде сферических вакансионных пор и плоских дислокационных петель. Обычно такие кластеры образуют пространственно однородную систему. Однако при определенных условиях облучения вакансионные поры располагаются упорядоченно в виде правильных сверхрешеток , тип которых совпадает с типом кристаллической решетки металла и имеющих период, в сотни раз превыщающий период этой рещетки. Образование таких упорядоченных структур вакансионных пор вызвано нелинейным динамическим взаимодействием точечных дефектов с мелкими вакансионными кластерами и диффузионным взаимодействием между порами. [c.34]

На основании анализа опубликованных данных, а также работ, выполненных в ФМИ им. Г.В.Карпенко АН УССР [41-49], можно заключить, что наиболее вероятной формой существования водорода в металлах является твердый раствор протонов в кристаллической решетке металла. При наличии в металле различных дефектов в виде пор, микротрещин и пр., которые практически всегда присутствуют в конструкционных сплавах, часть водорода может находиться В молекулярном состоянии в этих дефектах, а в сложнолегированных сталях и сплавах, содержащих гидрообразующие элементы, — в виде гидридов или других химических соединений. [c.18]

Рассмотренные выше данные о влиянии кристаллической структуры и химического состава стали на ее проницаемость для водорода получены для образцов в виде стальных мембран (раздел 1.3.1). Однако этот метод эксперимента никоим образом не характеризует количество поглощенного (окклюдированного) металлом водорода. Способность металла поглощать водород зависит от ряда факторов 1) плотности упаковки а сомов в кристаллической решетке металла (чем выше плотность упаковки, тем выше ее энергетический уровень и тем больше водорода в виде протонов может быть связано в решетке) 2) количества дефектов структуры решетки, наличия в ней коллекторов для накодления молекулярного водорода 3) величины зерна и ширины межзеренных прослоек 4) вида и количества легирующих элементов, формы, в которой они присутствуют з С1шаве. [c.83]

Как правило, толщина легируемого слоя намного меньше толщины образца, и с хорошей степенью точности можно считать применимой схему плосконапряженного состояния поверхности. Имплантированный ион раздвигает соседние атомы появление радиационных дефектов (вакансий, между-узельных атомов) в большинстве металлов также приводит к напряжениям сжатия. Эпюра напряжений при небольших дозах легирования практически повторяет распределение легирующей примеси, однако рост напряжений ограничен пределом прочности материала. При увеличении дозы выше критической происходит сброс напряжений за счет пластического течения или хрупкого разрушения. Эпюра остаточных напряжений приобретает платообразный вид с постепенным выходом максимума на поверхность. С точностью до масштабного множителя эпюра напоминает распределение примеси при высоком уровне легирования, когда становятся существенными процессы распыления. Согласно оценкам для модели твердых сфер, внедряемых в сплошную среду [126], пластическое течение в ионно-имплантированном слое при легировании чистых металлов собственными ионами начинается при дозах порядка Ю —10 ион/см , т. е. при концентрации легирующей примеси, не превышающей десятых долей процента. Реальная картина значительно сложнее и требует учета возникающих при торможении ионов дефектов строения, места расположения внедренных ионов в кристаллической решетке, анизотропии констант упругости. Многочисленные экспериментальные данные по легированию сталей ионами азота указывают на начало роста твердости стали при дозе порядка 10ион/см . При этом концентрация примесных атомов слишком мала для образования вы сокопрочных выделений [c.90]

В качестве последнего примера лазерных процессов в твердом теле упомянем лазеры на центрах окраски. Это лазеры на ионных кристаллах типа хлорида натрия (МаС1), бромида калия (КВг) и т. д. Положительно заряженные ионы натрия и отрицательно заряженные ионы хлора расположены регулярно, образуя кристаллическую решетку. Дефекты в такой решетке могут быть разных видов. Один из важных дефектов — отсутствие отрицательно заряженного иона хлора в узле решетки. Поскольку весь кристалл нейтрален, такой дефект ведет себя как положительный заряд (рис. 2.31). Подобный положительно заряженный центр может захватить [c.62]

Приведенные выше соображения касались условий, влияющих на диффузию атмосферы вдоль пути дислокации в упорядоченной кристаллической решетке. Однако можно принять, что растворенные атомы не диффундируют в виде облака вдоль пути дислокации, а просто группируются совместно с другими точечными дефектами решетки в упорядоченную атмосферу по пути движения дислокации в кристаллической решетке. В этом случае критическая скорость определяется тем условием, что дислокация должна пройти путь Га за время потребное для формирования аткюсферы, в течение которого каждый атом совершает только один скачок, и выражается формулой [c.105]

Другим видом локальных дефектов кристалла является анти-структурное разупорядочение в кристаллической решетке соединения типа АВ некоторое количество атомов Л занимают места атомов В, а равное количество атомов В занимают места атомов А. Совершенно ясно, что обмен местами между атомами А и В более вероятен в металлических сплавах, а не в ионных соединениях, где для этого надо преодолеть большие энергетические барьеры, обусловленные электростатическими силами. Этот вид дефектов наблюдается обычно в В12Тез и М 25п. Возможны также промежуточные типы нарушений, например, комбинация дефектов по Шоттки и антиструктурного раз-упорядочения. Так, в никель занимает часть мест, обычно занимаемых атомами алюминия, что приводит к образованию никелевых вакансий. [c.54]

Кристаллизационные трещины образуются, как правило, в сварном шве н реже в зоне полуоплавленных зерен. На рис. 12.45 представлены характерные места расположения горячих кристаллизационных трещин в сварном соединении. Подсолидусные трещины возникают в интервале температур второго минимума пластичности, расположенного ниже температуры солидуса. Сварной шов вследствие неравновесного процесса кристаллизации пересыщен дефектами кристаллической решетки, в том числе и вакансиями, которые при растяжении активно перемещаются к границам, расположенным перпендикулярно действующим усилиям. Такие скопления вакансий сильно ослабляют границы и создают предпосылки для возникновения зародышей разрушения. Необходимые условия для возникновения разрушения — межзе-ренная деформация или проскальзывание, возникающие как следствие воздействия термодеформационного цикла сварки. О наличии такого вида деформации свидетельствуют смещения кристаллизационных слоев на поверхности сварных швов (рис. 12.46). Смещения нередко сопровождаются значительной пластической деформацией в пограничных областях. Если по гра- [c.481]

Помимо рассмотренных видов релаксационной поляризации в твердых диэлектриках часто наблюдается еще одна ее разновидность — объемная поляризация. Под этим термином понимают ряд явлений, сходных между собой в том, что они вызывают поляризацию диэлектрика за счет образования в нем объемных зарядов [11]. Заряды в диэлектрике оказываются смещенными, но не на микрорасстояния, как при прочих видах поляризации, а на макроскопические расстояния. Продвижению свободных зарядов могут мешать дефекты кристаллической решетки, которые способны в некоторых случаях захватывать электроны и ионы. [c.147]

Известно, что прочностные свойства металлов зависят не только от параметров структур .1, но также от характера и взаимодействия дефектов различного рода, в первую очередь дислокаций. В основу рентгеновского анализа дислокационной структуры было положено описание дискретно блочного строения и деформаций кристаллической решетки в микрообъемах в дислокационных терминах как неоднородное распределение плотности дислокаций. Следовательно, блоки мозаики можно представить в виде периодической сетки дислокаций со средней длиной волны D. Такое представление имеет физические обоснование, поскол1)Ку границы блоков мозаики содержат дефектные участки недостроенных и деформированных кристаллитов. При оценке плотности дислокаций внутри блоков микродеформации е можно связывать с полем напряжений, создаваемых наличием рассматриваемой неоднородности. Таким образом, определенные при анализе профиля рентгеновских линий параметры О и е позволяют в некотором приближении оценить характер распределения и плотность дислокаций. [c.173]

КРИСТАЛЛЫ валентные (атомные) содержат в узлах кристаллической решетки нейтральные атомы (С, Ge, Те и др.), между которыми осуществляется гомеополярная связь, обусловленная квантово-механическим взаимодействием глобулярные представляют собой частный случай молекулярных кристаллов и имеют вид клубка полимеров жидкие обладают свойствами как жидкости (текучестью), так и твердого кристалла (анизотропией свойств) внутри малых объемов идеальные не имеют дефектов структуры иопные обладают гетерополярной связью между правильно чередующимися в узлах кристаллической решетки положительными и отрицательными ионами квантовые характеризуются большой амплитудой нулевых колебаний атомов, сравнимой с межатомным расстоянием металлические образуются благодаря специфической химической связи, возникающей между ионами кристаллической решетки и электронным газом (Си, А1 и др.) молекулярные (Лг, СН , парафин и др.) формируются силами Ван-дер-Вальса, главным образом дисперсионными нитевидные вытянуты в одном направлении во много раз больше, чем в остальных оптические [активные поворачивают плоскость поляризации света вокруг падающего линейно поляризованного луча анизотропные обладают двойным лучепреломлением, состоящим в том, что луч света, падающий на поверхность кристалла, раздваивается в нем на два преломленных луча двуосные имеют две оптические оси, вдоль которых свет не испытывает двойного лучепреломления одноосные (имеющие одну оптическую ось отрицательные, в которых скорость обыкновенного светового луча меньше, чем скорость распространения необыкновенного луча положительные, в которых скорость распространения обьпсновенного светового луча больше, чем скорость распространения необыкновенного луча))] КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ— образование кристаллов из паров, растворов, расплавов веществ, находящихся в твердом состоянии в процессе электролиза и при химических реакциях [c.244]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...