РЕАЛЬНЫЕ КРИСТАЛЛЫ И НАРУШЕНИЯ КР
Идеальные кристаллы редко встречаются в природе. Реальные кристаллические тела обладают различными дефектами структуры, которые обуславливают многие важные свойства кристаллических материалов.
ДЕФЕКТЫ КРИСТАЛЛОВ
- Размеры точечного дефекта близки к межатомному расстоянию. (0 - мерные)
- У линейных дефектов длина на несколько порядков больше ширины; (1 - мерные)
- У поверхностных дефектов мала толщина, а ширина и длина больше ее на несколько порядков, т.е простираются в 2-х направлениях. (2 - мерные)
- Объемные дефекты (поры, трещины) имеют значительные размеры во всех трех направлениях. (3 – мерные)
ТОЧЕЧНЫЕ ДЕФЕКТЫ
К самым простым точечным дефектам относятся вакансии, межузельные атомы основного вещества, чужеродные атомы внедрения.
Вакансия - пустой узел кристаллической решетки
Межузельный атом — атом, перемещенный из узла в позицию между узлами.
Рис.3 Точечные дефекты в кристаллической решетке:
а) - вакансия; б) - межузельный атом; в) - примесный атом внедрения
ЛИНЕЙНЫЕ ДЕФЕКТЫ (дислокации)
Виды линейных несовершенств — краевые и винтовые дислокации.
Краевая дислокация в сечении представляет собой край «лишней» полуплоскости в решетке (рис. а).
Линейные дислокации возникают при пластических деформациях кристалла и нарушении совпадения кристаллических плоскостей.
Дислокации могут легко перемещаться в теле кристалла, накапливаться в месте наибольших напряжений. Дислокации могут выходить на поверхность кристалла и создавать нарушения поверхностного слоя.
|
|
|
Винтовые дислокации также возникают при деформациях, но уже сдвига одной части кристалла относительно основной его массы.
Рис. 4 Дислокации в решетке и перемещение дислокаций
Плотность дислокаций — это суммарная длина всех линий дислокаций в единице объема. В обычных металлах плотность достигает — 106 - 108 см-2. При увеличении плотности дислокаций до 1011 - 1012 см -2 быстро приводит к появлению трещин и разрушению металла.
ПОВЕРХНОСТНЫЕ ДЕФЕКТЫ
Важными поверхностными дефектами являются большеугловые и малоугловые границы, дефекты упаковки.
Поликристаллический сплав содержит огромное число мелких зерен. В соседних зернах решетки ориентированы различно (рис. 5), и граница между зернами представляет собой переходный слой шириной 1-5 нм. В нем нарушена правильность расположения атомов, имеются скопления дислокаций, повышена концентрация примесей.
Рис. 5 Модель размещения атомов в объеме и на границе зерна
Границы между зернами называются болъшеугловыми, так как соответственные кристаллографические направления в соседних зернах образуют углы в десятки градусов.
|
|
|
Каждое зерно, в свою очередь, состоит из субзерен (блоков). Субзерно представляет собой часть кристалла относительно правильного строения, а его границы — стенки дислокаций, которые разделяют зерно на отдельные субзерна (б). Угол взаимной разориентации между соседними субзернами невелик (не более 5°), поэтому такие границы называются малоугловыми. На малоугловых границах также скапливаются примеси.
Рис. 6 Схемы строения малоугловых (б) границ
Поверхностные дефекты влияют на механические и физические свойства материалов. Особенно большое значение имеют границы зерен.
Чем мельче зерно, тем выше предел текучести, вязкость и меньше опасность хрупкого разрушения. Аналогично, но более слабо влияет на механические свойства размер субзерен.
Повышение прочности основано на ряде структурных факторов:
1)Увеличение плотности дислокаций. Силовые поля вокруг дислокаций являются эффективными барьерами для других близко расположенных дислокаций. В связи с этим, чем больше плотность дислокаций, тем выше сопротивление пластическому деформированию.
Целесообразно увеличивать плотность дислокаций до 1012 см-2.
|
|
|
Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 99; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!