Дислокации и кристаллические дефекты

ДИСЛОКАЦИИ И КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ДЕФЕКТЫ [c.98]

Проведенный анализ показал, что вследствие сложного процесса движения и размножения дислокаций и других дефектов кристаллической структуры, большого числа меняющихся в процессе деформации параметров, характеризующих дислокационную структуру, в настоящее время уравнение состояния, пригодное для инженерных расчетов, не может быть построено только на основе дислокационной модели. Уравнения состояния, в которые входят усредненные параметры дислокационной структуры материала, следует рассматривать как аппроксимацию эмпирических данных аналитическим выражением особого вида. [c.35]

Увеличение прочности достигается созданием соответствующих композиций сплавов и технологии обработки. При этом происходит изменение состава и природы фаз, образующих сплав, их количества и размера, характера распределения дислокации и других дефектов кристаллического строения. Поэтому устанавливают связь между структурой и конструктивной прочностью металлов и сплавов. [c.110]

Понятие о дислокациях и других дефектах кристаллической решетки [c.12]

Наклеп объясняется значительным повышением плотности дислокаций, происходящим при пластической деформации. Параллельно увеличивается количество точечных дефектов кристаллического строения. Большое количество дислокаций и точечных дефектов препятствует свободному перемеш,ению дислокаций, тем самым затрудняя пластическую деформацию. [c.28]

АМС значительно отличаются от своих кристаллических аналогов по строению и, следовательно, по свойствам. В их структуре отсутствует дальний порядок в размещении атомов и характерные особенности структуры поликристаллических сплавов границы зерен, дислокации и другие дефекты. У АМС нет зональной ликвации и в целом они более однородны но структуре и химическому составу, чем их кристаллические аналоги. В то же время АМС в зависимости от условий получения сохраняют геометрические и химические неоднородности ближнего порядка. В макромасштабе они проявляются в форме неоднородностей плотности по толщине и длине лент. Как следствие, в лентах возникают остаточные напряжения и изменение свойств. [c.81]

Важность процессов зарождения, размножения и перераспределения дислокаций (и вообще дефектов атомно-кристаллической структуры) при трении не вызывает сомнений. Роль дислокационных процессов наглядна проявляется в изменении характеристик трения и износа различных материалов (стм. п. 3 данной главы). Основная сложность интерпретации непосредственной роли изменений плотности несовершенств структуры металлов и сплавов в механизме трения и изнашивания определяется труд-ностью анализа деформационных процессов вследствие их локализации В ТОнких поверхностных слоях и высокой неоднородности деформации вдоль профиля поверхности. [c.52]

Итак, дефекты кристаллической решетки ослабляют металл. Для снижения сопротивления деформации необходимо иметь дислокации и другие дефекты, способствующие образованию дислокаций в процессе деформации. Но дефекты затрудняют движение дислокаций, что упрочняет металл. Это, в частности, используется при его легировании, когда образование твердых растворов внедрения и замещения упруго искажает решетку и затрудняет движение дислокаций. [c.116]

Рис. 66. Зависимость минимальной (/) и максимальной (2) прочности от количества дислокаций и других дефектов кристаллического строения

Характерно и то, что усталостное разрущение развивается в деталях, работающих при напряжениях меньше предела текучести металла. Образование усталостной трещины связано с реальным строением металлов — наличием различно ориентированных зерен и блоков, неметаллических включений, микропор, дислокаций и других дефектов кристаллической решетки. В этих условиях при расчетной средней величине напряжений, не превышающей значения предела упругости, фактические напряжения в металле распределяются неравномерно. [c.189]

В случае реального монокристалла критическое напряжение ( к)т1п> соответствующее пределу скольжения, может быть порядка 10" С. Это напряжение находится в равновесии с внутренними напряжениями, действующими между дислокацией и другими дефектами решетки, охватывающими несколько атомов. Из условия равновесия этих напряжений можно определить на основании формулы (25) расстояние 2L между двумя дислокациями или между дислокацией и другими дефектами кристаллической решетки [c.125]

В процессе пластической деформации металла возникают нарушения не только кристаллической решетки в виде дислокаций и точечных дефектов, но также и зародышевые трещины, в которых при [c.23]

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]

Изменение плотности и перераспределение дефектов кристаллической решетки — процессы, которые протекают в металле, находящемся в неравновесном состоянии после холодной пластической деформации или быстрого (закалочного) охлаждения с высоких температур. Холодная деформация приводит к увеличению плотности дислокаций. У отожженного поликристаллического металла плотность дислокаций 10 ... 10 см , а после значительной деформации — 10"...Ю см . Дислокации образуют замкнутые сплетения, которые разделяют металл на отдельные ячейки размером порядка одного микрометра. Внутри ячеек плотность дислокации сравнительно не велика. [c.509]

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]

Дислокации - дефекты кристаллической решетки металлических материалов, состоящие в наличии дополнительной атомной полуплоскости. Материалы характеризуются плотностью дислокаций Существуют понятия равновесной плотности дислокаций и критической плотности дислокаций [c.148]

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]

Для того чтобы ввести понятие о кристаллической дислокации и установить ее связь с упругой дислокацией, рассмотрим модель простейшего кристалла, решетка которого такова, что соседние атомы помещены в вершинах куба. На рис. 14.1.1 изображена одна атомная плоскость такой решетки, линии, соединяющие соседние атомы, образуют одинаковые квадраты. Такое расположение атомов возможно тогда, когда кристалл свободен от дефектов. При наличии дефектов сохранение правильной квадратной сетки уже невозможно, силы, действующие на каждый атом со стороны его соседей, становятся неодинаковыми и решетка искажается. На рис. 14.1.2 изображена атомная плоскость искаженной решетки. Вне области, ограниченной контуром Г, искажение, как видно, невелико. Кристалл с таким незначительным искажением решетки называется хорошим кристаллом, точнее, область вдали от дефекта называется хорошей областью. Но внутри контура Г, заключающего в себе дефект. [c.454]

Таким образом, плотность дислокаций и вызываемая ею степень нарушения кристаллической решетки достаточно высоки, особенно если учесть, что в отличие от точечных дефектов дислокации вызывают нарушения дальнего порядка. Ниже приведены значения плотности дислокаций Л/д, см- , для материалов в различных состояниях [c.38]

Однако при растяжении с одновременным воздействием гидростатического давления предельная до разрушения деформация увеличивается достаточно значительно. а разрушающее напряжение возрастает не намного, причем хрупко разрушающиеся металлы при наложении гидростатического давления разрушаются вязко при наличии значительных деформаций. Рассматривая механизмы разрушения с позиций теории дислокаций, И. А. Одинг отмечает, что так как взаимодействуют силовые поля дислокаций, содержащие и касательные, и нормальные напряжения, то трудно говорить, какие же напряжения—растяжения, сжатия или сдвига — ответственны за разрушение . Касательные напряжения, вызывающие пластическую деформацию, приводят к увеличению дефектов кристаллической решетки, росту уровня внутренних напряжений, препятствующих внешним приложенным напряжениям, и подготавливают металл к разрушению. Нормальные напряжения растяжения ускоряют процесс разрушения, а нормальные напряжения сжатия, в частности приложенное гидростатическое давление, подавляют процесс разрушения. [c.447]

Наблюдаемые в опытах большие коэффициенты упрочнения у металлов с г. ц. к. решеткой кроме А1 можно объяснить низкой энергией дефекта упаковки (например, аустенитные стали). Как известно [см. формулу (55)], меньшим значением д.у соответствует большая равновесная ширина do расщепленной дислокации, что затрудняет поперечное скольжение и переползание дислокаций и повышает напряжение пересечения леса дислокаций. Несмотря на существенное различие дислокационных структур металлов с различной кристаллической решеткой, малые коэффициенты упрочнения металлов с о. ц. к. решеткой можно удовлетворительно объяснить большим числом систем скольжения и высокой энергией дефекта упаковки, а отсюда более свобод- [c.471]

В металлах структурное состояние определяется размерами зерен, блоков и других параметров микроструктуры и плотностью дефектов кристаллической решетки — линейных, точечных и т. д. При высокоскоростной деформации, контролируемой динамикой дислокаций, структурное состояние материала достаточно полно может быть охарактеризовано плотностью дислокаций и концентрацией дефектов различной физической природы на пути их движения. Обычно принимается, что с ростом пластической деформации возрастает плотность дислокаций,, изменяясь от начальной плотности Z-o до величины L — Lof en). Функция размножения чаще всего аппроксимируется линейной или степенной зависимостью (для области малых степеней деформации) /(е ) = 1где aj и xi — постоянные, характеризующие материал. [c.41]

Схематически строение поверхностного слоя детали после механической обработки представлено на рис. 7.3, б, Упрочненный слой, состоящий из верхнего слоя /, слоя 2 с текстурой, в котором зерна имеют преимущественную ориентацию, и пластически деформированного слоя имеет уменьшенную по сравнению с сердцевиной 4 плотность в нем сущестнемно увеличено количество дислокаций и других дефектов строения кристаллической решетки. Этот слой имеет увеличенную по сравнеишо с сердцевиной детали твердость. [c.158]

Рис. 77. Схема а.азнсимости сопротивления деформации от плотности дислокаций и других дефектов кристаллического строения металлов

Отпускная хрупкость второго рода вызывается не превращением мартенсита и аустени-та, а диффузионными процессами перемещениями атомов легирующих элементов, углерода и азота в кристаллической решетке твердого раствора к дислокациям и другим дефектам решетки, большая часть которых сосредоточена по границам зерна и блоков. Это понижает свободную энергию решетки, так как, занимая места в растянутых или сжатых участках решетки в зависимости от своего диаметра, атомы примесей занимают термодинамически более выгодное положение. Такое расположение атомов примесей тормозит перемещение дислокаций, препятствует пластической деформации на границах зерен и блоков и создает отпускную хрупкость второго рода при разрушении по границам зерен. Обратимость этой хрупкости объясняется тем, что при повторных нагревах примеси благодаря диффузии могут снова пepepa пpeдeJ ять я в кристаллической решетке. При [c.318]

Адсорбция примесей вызывает нарушения в построении кристаллической решетки, которая содержит точечные (вакансии и примеси), линейные (краевые и винтовые дислокации) и плоскостные дефекты. Высокая концентрация вакансий обуславливает резкое повышение скорости диффузионных процессов, количество дефектов в кристаллической решетке увеличивается. Дефекты кристаллической решетки оказывают существенное влияние на физические свойства образующихся осадков. В некоторых случаях на электроде возникает жидкоподобная структура — металлические стекла. Не имея границ зерен, они являются однородными метастабильными системами и часто обладают более высокой коррозионной стойкостью по сравнению с кристаллическими осадками такого же химического состава. [c.267]

На поверхности кристалла также возможно образование атом-вакансиопных состояний, так как поверхностный слой характеризуется сильными статическими смещениями и сопряжен с кристаллической подложкой. Поэтому многие проблемы поверхности целесообразно рассматривать в рамках представлений об атом-вакан-сионных состояниях. Данное обстоятельство в основном определяет аномально высокую активность ультрадисперсных систем, природу каталитической активности, аморфизацию Новерхности при ионной имплантации и др. Области атом-вакансионных состояний — основ-, ной исхочник дислокаций и точечных дефектов в деформируемых кристаллах. Возникновение таких областей в нагруженном кристалле обусловливает поворотные моды деформации, микродеформацию ниже предела текучести, ползучесть и хрупкое разрушение конструкционных материалов в условиях нейтронного облучения, Bejx-пластичность материалов в определенных условиях нагружения, усталостное разрушение при циклическом его характере. [c.8]

Образование усталостной трещины связано с реальным строением металлов — наличием различно ориентированных зерен и блоков, неметаллических включений, микронор, дислокаций и других дефектов кристаллической решетки. В этих условиях при расчетной средней величине напряжений, не превышающей значения предела упругости, фактические напряжения в металле распределяются неравномерно. [c.118]

Рис. 74. Зависимость прочности от количества дислокаций и других дефектов кристаллической решетки (схема И. А. Одипга)

Дополнительную информацию о поведении дислокаций под нагрузкой дают исследования внутреннего трения, так как его величина, характеризующая способность материала к рассеянию энергии колебаний с малой и большой амплитудой, может быть связана с плотностью и подвижностью дислокаций и точечных дефектов кристаллической решетки. Согласно теории Гра-нато—Люкке, дислокации в металле под действием приложенного знакопеременного напряжения совершают колебания подобно натянутой струне. Дислокации закреплены атомами примесей и узлами дислокационной сетки. [c.94]

УДП формиатного никеля получают в условиях, которые обеспечивают значительный запас в нем свободной энергии благодаря сильно развитой поверхности. Степень дефектности кристаллической решетки порошка может возрастать при его прессовании и прокатке. Следовательно, прокатанная лента, полученная из УДП никеля, находится в термодинамически неравновесном состоянии из-за наличия не только развитой свободной поверхности у отдельных частиц, но и избыточных вакансий, дефектов упаковки, дислокаций и других дефектов структуры. [c.84]

Примесные атомы, а также дислокации и другие дефекты кристаллической решетки, способствуют росту безызлучательной доли рекомбинации. В результате т), изменяется обратно пропорционально концентрации этих ловушек Л/д. Ловушечные уровни локализуются вблизи середины запрещенной зоны. Если безызлучательное время жизни носителей определяется наличием ловушек, то его по порядку ве-чичины можно оценить [c.222]

При легировании металла шва азотом химическая дендритная неоднородность в нем по кремнию (и меди) не уменьшается (см. табл.1У.2). Не замечено также влияния азота на количество и форму высококремнистой малопластичной второй фазы. Практически мало измельчается при этом и структура металла шва [15]. Поэтому положительное влияние азота на стойкость против образования горячих трещин объясняют [15, 16] образованием в твердом растворе группировок атомов, так называемых облаков Котрелла (или атмосфер Сузуки,[109, 12]), блокирующих дислокации и другие дефекты кристаллической решетки и затрудняющих их перемещение в твердом растворе [107, 50, 108] и концентрацию на вторичных границах в остывающем металле шва под действием возникающих и возрастающих сварочных и усадочных напряжений. С ростом количества и плотности указанных облаков уменьшается вероятность перемещения в твердом растворе и концентрации дефектов кристаллической решетки на вторичных границах, что, в свою очередь, благоприятно сказывается на стойкости металла аустенитного шва против образования и раскрытия горячих трещин. Вместе с тем в металлах с гранецентрированной кубической решеткой атомы внедрения (в частности, азота) блокируют только линейные дислокации, оставляя свободными винтовые [79]. С увеличением темпа нарастания сварочных напряжений и деформаций (при увеличении погонной энергии сварки и толщины свариваемого металла) подвижность незакрепленных дислокаций и вакансий и, следовательно, концентрация их на вторичных границах возрастает. Кроме того, достаточно большие сварочные напряжения могут отрывать дислокации от тормозящих их облаков [87], что также способствует развитию физической неоднородности металла шва. [c.308]

Наиболее легко дифс1)узня протекает по поверхности и границам зерен, где сосредоточещ) дефекты кристаллического строения (вакансии, дислокации и т. д.). Поэтому энергия активации диффузии по границам зерен (блоков) примерно вдвое меньше, чем в объеме, т. е. при объемной диффузии. [c.28]

Движение дислокаций задерживается у точечных и линейных дефектов атомно-кристаллических решеток, включений примесных атомов, облаков примесей (атмосферы Котрелла), у границ фаз, кристаллических блоков и зерен. Перемещение дислокаций тормозят поперечные дислокации и дислокации одинакового направления, но противоположного знака. Разноименные дислокации, столкнувшись одна с другой, взаимно погашаются. [c.172]

Мартенсит — метастабильная фаза, для которой характерна высокая плотность дефектов кристаллической решетки, особенно дислокаций. Практически сразу после образования мартенсит начинает претерпевать превращения в направлении достижения более равновесного состояния. Этот процесс называется отпуском. Отпуск представляет собой совокупность фазовых и структурных превращений, которая включает перераспределение растворенных компонентов, распад с выделением метастабильных и стабильных фаз и перегруппировку дефектов кристаллической решетки. В зависимости от диффузионной подвижности атомов растворенного компонента отпуск может протекать при комнатной температуре и особенно ускоряется при нагреве. Отпуск возможен также в период завершения охлаждения в случае, когда скорость охлаждения замедляется. Этот процесс называется самоот-пуском. [c.496]

При переходе непосредственно от однородного распределения свойств в объемной части кристаллического тела (D =3) наблюдается массовый выход дислокаций и формируется первая подповерхностная зона I с повышекной плотностью данных линейных дефектов (рис. 6.16). В этой зоне осуществляется самоорганизация дислокационных скоплений в замкнутые ячеистые, спиральиыс или другие структуры. Сжимающие напряжения в ней обеспечивают сохранение форл ы и свойств граничащей с ней объемной фазы, которая простирается вглубь объекта. В частности, увеличение плотности дислокаций способствует упрочнению материала, что используется в некоторых технологических методах поверхностной обработки сталей. [c.300]

Применяемые на практике металлы и сплавы представляют собой твердые растворы с упорядоченным и неупорядоченным аморфным распределениями атомов. Твердые растворы могут содержать несовершенства четырех основных типов точечные (нульмерные), линейные (одномерные), поверхностные (двухмерные) и объемные (трехмерные). К первым относятся вакансии (свободные узлы кристаллической решетки) и межузельные (смещенные) атомы ко вторым — цепочки точечных дефектов, различные типы дислокаций к третьим — дефекты упаковки атомов, границы зерен, блоков, двойников и т. д. к четвертым дефектам относятся поры, включения, выделения, технологические трещины и тому подобные образования, размеры которых намного превосходят межатомные расстояния. [c.321]

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]

Дислокации — не единственные дефекты кристалла известны также вакансии и межузельные атомы, образующиеся при переходе атома из узла кристаллической решетки в пространство между узлами. Межузельные атомы образуются в кристалле самопроизвольно, вследствие термических флуктуаций. Поэтому число их зависит от температуры при пониже1п и температуры число вакансий и межузельных атомов в чистом, т. е. не содержащем примесей, кристалле убывает до нуля. Дислокации, наоборот, не исчезают с уменьшением температуры. Можно считать, что число дислокаций с изменением температуры меняется незначительно, если только температура достаточно удалена от температуры плавления. При приближении к точке плавления число дислокаций быстро уменьшается. Дислокации не возникают в кристалле сами по себе, они образуются в процессе образования кристалла или в результате внешнего воздействия на кристалл. Дислокации являются важными характеристиками кристаллического состояния. В ядре дислокации (т. е. в окрестностях ее оси) атомы смещаются из положения равновесия, и в решетке возникают внутренние напряжения. С этой точки зрения дислокацию можно считать источником внутренних напряжений. [c.368]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...