1. Точечные дефекты – их размеры малы во всех трех измерениях.
К точечным дефектам относят:
Вакансии – это отсутствие атома в узле кристаллической решетки.
Дислацированный атом – это атом основного элемента расположенный между узлами кристаллической решетки.
Примесные атомы – это чужеродные атомы расположенные как в узлах так и в междоузле кристаллической решетки.
Точечные дефекты всегда присутствуют в металлах, при любой температуре выше абсолютного нуля.
Энергия образования вакансий значительно ниже энергии образования дислоцированного атома, поэтому основными дефектами атома металла являются вакансии.
Точечные дефекты приводят к локальным искажениям кристаллической решетки и следовательно влияют на свойства в частности повышают прочность и электросопротивление.
1. Линейные дефекты – имеют малые размеры в двух направлениях и значительные размеры в третьем направлении.
Основными линейными дефектами металлов являются дислокации.
Дислокация представляет собой край «лишней» полуплоскости.
Сама полуплоскость АВ называется экстраплоскостью, а край называется линией дислокации.
Если экстраплоскости расположены в верхней части кристалла, дислокацию называют положительной и обозначают перпендикулярно.
Если экстраплоскостью расположена в нижней части кристалла, дислокацию называют отрицательной и обозначают Т.
По свойствам положительной и отрицательной дислокации не различаются.
Эти понятия введены для оценки результата взаимодействия дислокации.
- Одноименные дислокации отталкиваются
- Разноименные дислокации притягиваются
Вблизи линии дислокации наблюдается искажения кристаллической решетки. Мерой искажения кристаллической решетки является вектор.
В.№5 Понятие вектора Бюргерса дислокации. Движение дислокаций. Теоретическая и фактическая прочность кристаллических тел. Зависимость прочности металлов от плотности дислокаций.
Вектор Бюргерса дислокации получается если в идеальной решетке провести замкнутый векторный контур, а затем такой же контур провести в кристалле с дислокацией, заключив дислокацию во внутрь. В реальном кристалле контур окажется не замкнутым. Вектор необходимый для замыкания контура и будет вектором Бюргерса дислокации.
Вектор Бюргерса характеризует способность дислокации и прежде всего его способность к перемещению.
Теория дислокации позволила объяснить значительные расхождения между теоретической прочностью кристаллов и реально наблюдаемой прочностью.
Теоретическая прочность рассчитывается как произведение сил межатомного взаимодействия на число атомов в сечении кристаллов , поэтому для сдвига одной части кристалла относительно другой на одно межатомное расстояние необходимо разобрать все межатомные связи в плоскости сдвига.
В реальных кристаллах пластический сдвиг происходит в результате последовательного перемещения дислокации. Каждый элементарный акт перемещения дислокации в соседнее положение осуществляется путем разрыва только одной монотонной связи, поэтому для перемещения дислокации требуется гораздо меньших усилий, чем для сдвига в идеальном кристалле.
После пробега дислокации через весь кристалл она выходит на поверхность и исчезает, а в месте выхода образуется ступенька.
Зависимость прочности от плотности дислокации носит немонотонный характер.
Когда дислокации мало то сдвиг облегчается с увеличением плотности дислокации. Этому соответствует левая падающая часть кривой характерная для монокристаллов. Когда дислокаций становится много они располагаются в пересекающихся плоскостях и их движение затрудняется. Поэтому для сдвига требуется больше усилия, следовательно прочность материала возрастает. Этому соответствует правая возрастающая часть кривой, что характерно для обычных промышленных материалов. Таким образом для повышения прочности есть 2 пути:
Создание бездефектных монокристаллов
Увеличение плотности дефектов
В.№4. Дефекты кристаллической решетки. Классификация. Понятие о поверхностных дефектах кристаллов (границы зерен, блоков), их влияние на свойства кристаллов. Когерентные, полукогерентные и произвольные границы.
Дефекты кристаллического строения
Идеальный кристалл представляет собой трансляцию элементарной ячейки в трех направлениях. Для реальных кристаллов характерно наличие большого количества нарушений упорядоченного расположения атомов, которые называются дефектами кристаллического строения.
Различают дефекты трех типов.
1. Точечные дефекты – их размеры малы во всех трех измерениях.
К точечным дефектам относят:
Вакансии – это отсутствие атома в узле кристаллической решетки.
Дислацированный атом – это атом основного элемента расположенный между узлами кристаллической решетки.
Примесные атомы – это чужеродные атомы расположенные как в узлах так и в междоузле кристаллической решетки.
Точечные дефекты всегда присутствуют в металлах, при любой температуре выше абсолютного нуля.
Энергия образования вакансий значительно ниже энергии образования дислоцированного атома, поэтому основными дефектами атома металла являются вакансии.
Точечные дефекты приводят к локальным искажениям кристаллической решетки и следовательно влияют на свойства в частности повышают прочность и электросопротивление.
Поверхностные дефекты
Поверхностные дефекты имеют малую толщину и большую протяженность в двух других измерениях. Сюда относят преимущественно границы, разделяющие 2 соседних разориентированных участков кристаллической решетки. Если разориентировка соседних участков < 50 их называют субзернами, а границу между ними субзерной или малоугловой, такую границу можно представить в виде вертикальной стенки дислокаций.
Если разориентировка между соседними участками >50 то эти участки называют зернами, а границы зеренными, межзеренными или высокоугловыми.
Высокоугловые границы в свою очередь могут быть: когерентными, полукогерентными, некогерентными.
Если на границе кристаллическая решетка одного зерна плавно переходит в кристаллическую решетку другого зерна граница называется когерентной.
Для полукогерентной границы характерно наличие как совпадающих так и несовпадающих узлов.
Некогерентная решетка – несовпадающих узлов нет.
Некогерентная граница представляет собой узкую область с неупорядоченным расположением атомов.
Уменьшение размеров зерен в металлах приводит к увеличению общей протяженности границ зерен и значительно упрочняют металл.
В.№6 Понятие об агрегатных состояниях вещества. Кристаллизация металлов. Термодинамические условия кристаллизации: понятие о свободной энергии, равновесной и действительной температурах кристаллизации, степени переохлаждения. Зависимость степени переохлаждения от скорости охлаждения.