Дефекты кристаллического строения металлов

Рис. 1.7. Схема двойникования.

 

 

Поверхностные дефекты

 

Поверхностные дефекты имеют малую толщину и значительные размеры в двух других измерениях. Обычно это места стыка двух ориентированных участков кристаллической решетки. Ими могут быть границы зерен, границы фрагментов внутри зерна, границы блоков внутри фрагментов. Соседние зерна по своему кристаллическому строению имеют неодинаковую пространственную ориентировку решеток. Блоки повернуты друг по отношению к другу на угол от нескольких секунд до нескольких минут, их размер 10–5 см. Фрагменты имеют угол разориентировки не более 5°. Если угловая разориентировка решеток соседних зерен меньше 5°, то такие границы называются малоугловыми границами. Такая граница показана на рис. 1.9. Все субзеренные границы (границы фрагментов и блоков) — малоугловые. Строение границ зерен оказывает большое влияние на свойства металла.

 

Рис. 1.8. Влияние искажений кристаллической решетки на прочность кристаллов	Рис. 1.9. Схема малоугловой границы между блоками

 

На рис. 1.10 показано, что границы зерен и фаз могут совпадать (когерентные), совпадать частично (полукогерентные) и не совпадать (некогерентные).

Граница между зернами представляет собой узкую переходную зону шириной 5–10 атомных расстояний с нарушенным порядком расположения атомов. В граничной зоне кристаллическая решетка одного зерна переходит в решетку другого (рис. 1.11). Неупорядоченное строение переходного слоя усугубляется скоплением в этой зоне дислокаций и повышенной концентрацией примесей.

Плоскости и направления скольжения в соседних зернах не совпадают. Скольжение первоначально развивается в наиболее благоприятно ориентированных зернах. Разная ориентировка систем скольжения не позволяет дислокациям переходить в соседние зерна, и, достигнув границы зерен, они останавливаются. Напряжения от скопления дислокаций у границ одних зерен упруго распространяются через границы в соседние зерна, что приводит в действие источники образования новых дислокаций (источники Франка—Рида). Происходит передача деформации от одних зерен к другим, подобно передаче эстафеты в легкоатлетических соревнованиях.

Вследствие того, что границы зерен препятствуют перемещению дислокаций и являются местом повышенной концентрации примесей, они оказывают существенное влияние на механические свойства металла.

 

Рис. 1.10. Схема межфазных границ: а) когерентные; б) полукогерентные; в) некогерентные

Рис. 1.11. Схема строения зерен и границ между ними

 

Объемные дефекты

 

Объемные дефекты имеют большую протяженность во всех трех измерениях.

К ним относятся скопления вакансий, образующие поры и каналы (рис. 1.12); частицы, оседающие на различных дефектах (декорирующие), например пузырьки газов, пузырьки маточного раствора; скопления примесей в виде секторов (песочных часов) и зон роста. Объёмные дефекты снижают пластичность, влияют на прочность, на электрические, оптические и магнитные свойства кристалла так же, как и дислокации.

 

Рис. 1.12 Пора в металле

 

Заключение

 

Для реального металла характерно наличие большого количества дефектов строения, нарушающих периодичность расположения атомов в кристаллической решетке. Существуют такие дефекты как точечные (вакансия, дислоцированный атом), линейные (краевая, винтовая дислокации, двойник), поверхностные (межфазные границы), объемные (поры, каналы и др.). Наличие дефектов существенно влияет на комплекс прочностных свойств металла. Дислокации влияют не только на прочность и пластичность, но и на другие свойства кристаллов. С увеличением плотности дислокаций возрастает внутреннее, изменяются оптические свойства, повышается электро сопротивление металла. Дислокации увеличивают среднюю скорость диффузии в кристалле, ускоряют старениеи другие процессы, уменьшают химическую стойкость, поэтому в результате обработки поверхности кристалла специальными веществами в местах выхода дислокаций образуются ямки.

 

Список используемой литературы

 

• Новиков И.И. Дефекты кристаллического строения металлов – М.:Металлургия 2008
• Козлов С.Ю. Материаловедение 2008
• Пейсахов А.М. Материаловедение