2.3. Зернистое строение металлов.
Все металлы и сплавы, затвердевшие в обычных условиях, имеют зернистое строение, то есть состоят из множества мельчайших кристалликов неправильной формы (зерен), случайным образом ориентирующееся в пространстве. Размеры таких зерен колеблются от микрона до м.микрона. Зерна отделены друг от друга границей, представляющий собой переходный слой толщиной 5 – 10 межатомных расстояний. Порядок расположения атомов на границах сильно нарушен, на протяжении границы кристаллическая решетка первого плавно переходит в кристаллическую решетку соседнего зерна.
Ориентация кристаллических решеток в соседних зернах произвольная, случайная. Угол разориентировки может составлять десятки градусов, поэтому границы называют больше угловыми. Сами зерна делятся на фрагменты, которые в свою очередь делятся на блоки. Угол разориентации кристаллической решетки в соседних фрагментах меньше 50 , а блоков от нескольких секунд до минут. Границы блоков и фрагментов называют мало угловыми.
Причиной зернистого строения является то, что они кристаллизуются сразу из нескольких центров. В начальный момент затвердевая в жидком расплаве появляются центры кристаллизации или зародыши, которые начинают расти. Вследствие момента времени в расплаве появляется очередная порция зародышей, которые также растут и т. д., до тех пор пока весь расплав не затвердеет. На заключительном этапе отдельные кристаллы начинают соприкасаться и мешают другу расти, поэтому они принимают произвольную форму.
Тема №3: Дефекты кристаллической структуры.
Структура реальных кристаллов отличается от идеальной. В реальных кристаллах всегда имеются те или иные нарушения, периодичности расположения атомов. Эти нарушения называют дефектами кристаллической структуры. В зависимости от размеров все дефекты подразделяются на точечные, линейные, поверхностные и объемные. Все точечные дефекты искажают кристаллическую структуру материала, поэтому оказывается воздействия на свойства материалов.
3.1. Точечные дефекты.
Точечные дефекты во всех измерениях имеют размеры сравнимые с межатомными расстояниями. К ним относятся вакансии, межузельные атомы и атомы примеси.
Вакансией называется место не занятое атомами в узле кристаллической решетки.
Межузельным атомом называется атом, смещенный из узла кристаллической решетки в положение между узлами.
Примусные атомы могут располагаться как в узлах кристаллической решетки (примусные атомы замещения) так и в межузельном пространстве (внедрение)
Вакансии межузельные атомы рождаются при любых температурах отличных от абсолютного нуля из-за тепловых колебаний.
Эти дефекты являются подвижными и при встречи могут рекомбинировать. Процессы генерации (рождения) и рекомбинации (уничтожения) в материалах уравновешены, и каждой температуре соответствует своя равновесная концентрация дефектов.
ПАВ
В ПАЗ Зернистое строение атома.
Чем выше температура, тем выше концентрация. Все точечные дефекты, а в особенности крим. атомы влияют на электропроводность металлов, в частности электропроводность металлов ухудшается при увеличение примесей атомов, чем чище металл, тем лучше проводит. Подвижные вакансии способствую процессам диффузии в материалах. На механические свойства точечные дефекты практический не влияют (либо влияют слабо), это влияние становится заметным только при очень высокой концентрации точечных дефектов. Например, при облучении металлов резко нарастает концентрация точечных радиационных дефектов, при этом возрастает твердость и износостойкость металлов.